マンタからインスピレーションを得た、これまでで最も速く泳ぐソフトロボット(Manta Rays Inspire the Fastest Swimming Soft Robot Yet)

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2024-12-04 ノースカロライナ州立大学(NCState)

ノースカロライナ州立大学の研究者たちは、マンタの生体力学に着想を得て、エネルギー効率の高いソフトロボット「バタフライボット」を開発しました。このロボットは、従来のソフトロボットの4倍以上の速度で泳ぐことが可能で、その動きはバタフライ泳法に似ています。バタフライボットは、双安定性を持つ翼を柔軟なシリコン製のボディに装着し、内部のチャンバーに空気を送り込むことでボディが上下に曲がり、翼が前後に折れ曲がる仕組みです。研究チームは、速度特化型と高機動型の2種類のバタフライボットを開発し、それぞれが異なる特性を持っています。この設計により、構造の簡素化と軽量化が実現され、将来的には自律型バージョンの開発も進められています。

<関連情報>

自発的なスナッピングを誘発するジェット流により、高速で操縦性の高い水面・水中ソフト羽ばたきスイマーが実現 Spontaneous snapping-induced jet flows for fast, maneuverable surface and underwater soft flapping swimmer

Haitao Qing, Jiacheng Guo, Yuanhang Zhu, Yinding Chi, […], and Jie Yin
Science Advances  Published:4 Dec 2024
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adq4222

マンタからインスピレーションを得た、これまでで最も速く泳ぐソフトロボット(Manta Rays Inspire the Fastest Swimming Soft Robot Yet)

Abstract

Manta rays use wing-like pectoral fins for intriguing oscillatory swimming. It provides rich inspiration for designing potentially fast, efficient, and maneuverable soft swimming robots, which, however, have yet to be realized. It remains a grand challenge to combine fast speed, high efficiency, and high maneuverability in a single soft swimmer while using simple actuation and control. Here, we report leveraging spontaneous snapping stroke in the monostable flapping wing of a manta-like soft swimmer to address the challenge. The monostable wing is pneumatically actuated to instantaneously snap through to stroke down, and upon deflation, it will spontaneously stroke up by snapping back to its initial state, driven by elastic restoring force, without consuming additional energy. This largely simplifies designs, actuation, and control for achieving a record-high speed of 6.8 body length per second, high energy efficiency, and high maneuverability and collision resilience in navigating through underwater unstructured environments with obstacles by simply tuning single-input actuation frequencies.

0109ロボット
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