より安全で柔らかいロボットのための人工「筋肉」の作成(Creating artificial ‘muscles’ for safer, softer robots)

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2024-07-12 ノースウェスタン大学

ノースウェスタン大学のエンジニアたちは、人間の筋肉のように伸縮する柔らかく柔軟なデバイスを開発しました。このアクチュエータを使い、円筒形のワームのようなロボットと人工の上腕二頭筋を作成しました。実験では、円筒形ロボットは狭いパイプ内を曲がりくねりながら移動し、上腕二頭筋は500グラムの重りを5000回連続で持ち上げることができました。このアクチュエータは一般的なゴムで3Dプリントされ、コストは約3ドルで、通常の硬いアクチュエータよりもはるかに安価です。この新しいアクチュエータは、人間中心の環境でより安全かつ実用的な柔軟なロボットの開発に役立つと研究者たちは述べています。

<関連情報>

電動伸展運動のための柔軟で設計されたソフトロボットアクチュエーター A Flexible, Architected Soft Robotic Actuator for Motorized Extensional Motion

Taekyoung Kim, Pranav Kaarthik, Ryan L. Truby
Advanced Intelligent Systems  Published: 08 July 2024
DOI:https://doi.org/10.1002/aisy.202300866

より安全で柔らかいロボットのための人工「筋肉」の作成(Creating artificial ‘muscles’ for safer, softer robots)

Abstract

To advance the design space of electrically-driven soft actuators, a flexible, architected soft robotic actuator is presented for motor-driven extensional motion. The actuator comprises a 3D printed, cylindrical handed shearing auxetic (HSA) structure and a deformable, internal rubber bellows shaft. The actuator linearly extends upon applying torque from a servo motor; the rubber bellows shaft is stretchable but resistant to torsional deflection, allowing it to transmit torque from the servo motor to the other end of the HSA. The high flexibility of the HSA and rubber bellows shaft enable the actuator to adaptively extend even when bent. The actuator’s two components and its performance are mechanically characterized. Actuation strains of 45% elongation and a maximum blocked pushing force of about 8 N are demonstrated. The actuator’s capabilities are showcased in two separate demonstrations: a crawling robot and a sensorized artificial muscle that integrates a microfluidic, liquid metal strain sensor. The architected material design approach for a robust, motor-driven soft actuator provides several unique features—including a compact form factor and ease of use—over other motorized soft robotic actuators based on HSA assemblies or cable tendon mechanisms.

0109ロボット
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