(A soft robotic insect that survives being flattened by a fly swatter)
2019/12/18 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)(ローザンヌ工科大学)
・ EPFLと仏・セルジー・ポントワーズ大学が、誘電エラストマー・アクチュエータ(DEAs)による人工筋肉で、毎秒 3cm 推進する超軽量なソフトロボティック・インセクト、DEAnsect」を開発。
・ 超極細ワイヤのテザー付きと、ワイヤレスで自律飛行するテザー無しの 2 モデルを作製。テザー付きモデルは極めて強靭で、折り曲げたり、ハエ叩きや靴で叩いたりしてもその挙動能力を維持。テザー無しモデルは 1g を下回る超軽量で、バッテリーや電子部品を背面に搭載する。
・ 頭脳部としてマイクロコントローラーを、眼部としてフォトダイオードを使用。白黒パターンを識別できるため、地表に描かれたラインを追従する。
・ DEAs は、振動でロボットを前進させる髪の毛のような細さの人工筋肉。2 本のソフト電極に挟まれたエラストマー膜から成る。電圧が加わるとこれらの電極が引き寄せあってエラストマー膜を圧縮し、電圧を切ると元の形状に戻る。
・ DEAnsect は。その 3 本の脚に同人工筋肉を有し、毎秒 400 回を超える電圧の迅速なオンオフ切り替えで動く。軽量性と敏捷さはこの筋肉によるもの。起伏のあるものを含め、様々な地形上を移動できる。
・ 同人工筋肉では、ナノファブリケーションによりエラストマー膜を薄くし、極微小な高導電性ソフト電極を製造することで比較的低電圧での作動を実現。このような優れた設計により、電源のサイズを大幅に縮小した。
・ スマートなロボティックインセクト群や遠隔調査や修繕、さらには実際のコロニーにロボットを送り込んだ詳しい調査の実施等、ロボティクスにおいて DEAs を幅広く活用する可能性が期待できる。
・ 現在、テザー無しで完全にソフトなモデルをスタンフォード大学と共同で開発中。長期的な目標は、新しいセンサーとエミッターを搭載することで、ロボットインセクトに直接相互通信させること。
URL: https://actu.epfl.ch/news/a-soft-robotic-insect-that-survives-being-flattene/
（関連情報）
Science Robotics 掲載論文(アブストラクトのみ：全文は有料）
An autonomous untethered fast soft robotic insect driven by low-voltage dielectric elastomer actuators
URL: https://robotics.sciencemag.org/content/4/37/eaaz6451
＜NEDO海外技術情報より＞
Abstract
Insects are a constant source of inspiration for roboticists. Their compliant bodies allow them to squeeze through small openings and be highly resilient to impacts. However, making subgram autonomous soft robots untethered and capable of responding intelligently to the environment is a long-standing challenge. One obstacle is the low power density of soft actuators, leading to small robots unable to carry their sense and control electronics and a power supply. Dielectric elastomer actuators (DEAs), a class of electrostatic electroactive polymers, allow for kilohertz operation with high power density but require typically several kilovolts to reach full strain. The mass of kilovolt supplies has limited DEA robot speed and performance. In this work, we report low-voltage stacked DEAs (LVSDEAs) with an operating voltage below 450 volts and used them to propel an insect-sized (40 millimeters long) soft untethered and autonomous legged robot. The DEAnsect body, with three LVSDEAs to drive its three legs, weighs 190 milligrams and can carry a 950-milligram payload (five times its body weight). The unloaded DEAnsect moves at 30 millimeters/second and is very robust by virtue of its compliance. The sub–500-volt operation voltage enabled us to develop 780-milligram drive electronics, including optical sensors, a microcontroller, and a battery, for two channels to output 450 volts with frequencies up to 1 kilohertz. By integrating this flexible printed circuit board with the DEAnsect, we developed a subgram robot capable of autonomous navigation, independently following printed paths. This work paves the way for new generations of resilient soft and fast untethered robots.
