「内蔵エネルギー」で泳ぐクラゲ型のモジュラーワームロボット (‘Embodied energy’powers modular worm, jellyfish robots)

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2025-01-27 コーネル大学

コーネル大学の研究チームは、自己内蔵型エネルギーシステムを持つモジュール式のワーム型およびクラゲ型ロボットを開発しました。 これらのロボットは、電解液が化学的な酸化還元反応を通じてエネルギーを供給する「レドックスフロー電池(RFB)」を内蔵しています。クラゲ型ロボットでは、RFB内の腱を引っ張ることでベル状の部分が変形し、上方への推進力を生み出します。ベルが緩むと、ロボットは再び沈降します。ワーム型ロボットは、互いに接続されたポッドから構成され、各ポッドにはモーターと腱アクチュエーターが組み込まれており、圧縮や伸長運動が可能です。これらの設計により、ロボットの重量とコストの削減が実現されました。

<関連情報>

具現化されたエネルギーでロボットを構成するためのソフトでモジュール化されたパワー Soft, Modular Power for Composing Robots with Embodied Energy

Chong-Chan Kim, Anunth Rao Ramaswami, Robert F. Shepherd
Advanced Materials  Published: 02 January 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/adma.202414872

「内蔵エネルギー」で泳ぐクラゲ型のモジュラーワームロボット (‘Embodied energy’powers modular worm, jellyfish robots)

Abstract

The adaptable, modular structure of muscles, combined with their confluent energy storage allows for numerous architectures found in nature: trunks, tongues, and tentacles to name some more complex ones. To provide an artificial analog to this biological soft muscle, a self-powered, soft hydrostat actuator is presented. As an example of how to use these modules, a worm robot is assembled where the near totality of the body stores electrochemical potential. The robot exhibits an extremely high system energy density (51.3 J g−1), using a redox flow battery motif, with a long theoretical operational range of more than 100 m on a single charge. The innovation lies in the battery pouch, fabricated with a dry-adhesion method, automatically bonding Nafion separators to a silicone-urethane copolymer body. These pouches contain anolyte within a hydrostat pod filled with catholyte, increasing current density per pod. Each pod has a motor and tendon actuator for radial compression and expansion. By linking these self-contained pods in series, the robot worm is created that automatically navigates an enclosed, curved path. This high-capacity soft worm also climbs up and down a vertical pipe, using a two-anchor crawling gait, with an extra payload equivalent to 1.5 times its body weight.

0109ロボット
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