踏みつぶすことのできないゴキブリに着想を得たロボット

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(You can’t squash this roach-inspired robot)

2019/7/31  アメリカ合衆国 カリフォルニア大学バークレー校(UCB)

・ UCB が、昆虫スケールで素早く動く、非常に頑丈なロボットを開発。ロボット実用化の課題である素早い動作と頑丈性を同時に備えた小型ロボットを、自然界より着想を得て開発した。
・ この昆虫スケールのロボットは、屈曲変位を起こす圧電素子のユニモルフ構造を利用して作製しており、自らの体長の 20 倍を 1 秒間で移動する速度は、ゴキブリ並みで、現在最速。ピーナッツなどを持ったり、坂を上ったりが可能で、ゴキブリ並みの強靭さも備える。ロボットの重さは、0.1g 程だが、約 60kg の大人の人間が踏んだ場合でも、システムは破壊されずにそのまま作動。
・ 素早い動作とロバスト性は、圧電素子のユニモルフ構造の大振幅振動に起因。設計原理、駆動装置、動作特性は、他のフレキシブルデバイスにも使用できるように最適化が可能。
・ このような小型ロボットは、地震発生時などに、人間や犬が行けないような狭く危険な場所での検索や救助に役立つ。
・ 大型の切手サイズの同ロボットは、圧電性に優れたポリフッ化ビニリデン(PVDF)の薄いシートでできている。圧電材料は、電圧をかけることにより材料が膨張または収縮する特性をもつ。
・ 本研究では、弾性変形するポリマーの層に PVDF をコーティングして、伸縮させるかわりにシート全体が曲がるようにした。その後、前脚を追加して、電場下で材料を曲げたりまっすぐにしたりすると、振動がデバイスを前に動かし、「リープ・フロッグ(蛙飛び)」運動をする。
・ ロボットは現在、振動を起こすために電圧を搭載した細いワイヤーにつながれているが、将来的には、ロボットが自立して動けるように、本体にバッテリーを搭載する予定。また、ガス検出センサーも搭載して、デザインも改善し、障害物の間をより動きやすくする予定。
・ 本研究は、Berkeley Sensor and Actuator Center および Industry-University Cooperation Research Center より一部支援を受けた。
URL: https://news.berkeley.edu/2019/07/31/you-cant-squash-this-roach-inspired-robot/

(関連情報)
Science Robotics 掲載論文(フルテキスト)
Insect-scale fast moving and ultrarobust soft robot
URL: https://robotics.sciencemag.org/content/4/32/eaax1594

<NEDO海外技術情報より>

Abstract

Mobility and robustness are two important features for practical applications of robots. Soft robots made of polymeric materials have the potential to achieve both attributes simultaneously. Inspired by nature, this research presents soft robots based on a curved unimorph piezoelectric structure whose relative speed of 20 body lengths per second is the fastest measured among published artificial insect-scale robots. The soft robot uses several principles of animal locomotion, can carry loads, climb slopes, and has the sturdiness of cockroaches. After withstanding the weight of an adult footstep, which is about 1 million times heavier than that of the robot, the system survived and continued to move afterward. The relatively fast locomotion and robustness are attributed to the curved unimorph piezoelectric structure with large amplitude vibration, which advances beyond other methods. The design principle, driving mechanism, and operating characteristics can be further optimized and extended for improved performances, as well as used for other flexible devices.

  • Copyright © 2019 The Authors, some rights reserved; exclusive licensee American Association for the Advancement of Science. No claim to original U.S. Government Works
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