高性能人工筋技術を開発したエンジニア

ノーザンアリゾナ大学（NAU）のエンジニアは、新しい高性能人工筋技術を開発し、より人間のような動きを可能にしました。この柔軟で適応性の高い技術は、人間の骨格筋を上回る能力を示しています。

研究者は、より優れた作用技術とソフトロボティクスを開発するために、バイオミメティクスの原理を頻繁に使用しています。バイオミメティクスでは、機械部品が人間の筋肉の動きを模倣するように設計され、人間の筋肉を上回ることを目指しています。

生物学的形態のロボット

電気モーターなどの作用装置は剛性があるため、能力が制限され、バイオミメティックプロセスと作用装置は、ロボットが生物学的形態をとるにつれて変化しなければなりません。

新しい高性能人工筋技術は、NAUのDynamic Active Systems Laboratoryで開発されました。この論文は、Science Roboticsに掲載されており、「ドローイング、ねじり、コイルポリマー管からのカバタッピ人工筋」と題されています。

この論文は、NAUの機械工学科の准教授マイケル・シャーファーと教授ヘイディ・ファイゲンバウムによって執筆され、大学院生研究者ディエゴ・ヒゲラス＝ルイスの支援を受けました。

「これらの新しい線形作用装置を、イタリアのパスタに似ているため、カバタッピ人工筋と呼んでいます」とシャーファーは述べました。

人工筋と人間の骨格筋

作用装置は、コイル構造によりより多くの力が生成されるため、バイオエンジニアリングとロボティクスへの応用に適しています。エンジニアは、カバタッピ人工筋が人間の骨格筋よりも10倍、5倍高い作業量と力の指標を示すことを実証しました。さらに開発が進むと、性能はさらに向上することが予想されています。

「カバタッピ人工筋は、ねじったポリマー作用装置（TPA）に基づいています。これらは、初めて登場したときに革命的でした。強力で軽量で安価でした。しかし、効率が悪く、熱と冷却が必要でした。また、その効率は約2％でした」とシャーファーは述べました。 「カバタッピの場合、加圧流体を使用して作用させることで、これを回避します。したがって、これらのデバイスは採用される可能性が高いと考えられます。これらのデバイスは、流体をポンプするだけの速度で応答します。最大の利点は、その効率です。約45％の収縮効率を実証しています。これは、ソフト作用の分野では非常に高い数値です」

エンジニアによると、この技術は、ソフトロボティクス、従来のロボット作用装置、エクソスケルトンやプロテーゼなどの支援技術などの応用に役立つ可能性があります。

「将来的には、カバタッピ人工筋をさまざまな応用で使用する予定です。簡単で低コストで軽量で柔軟で効率的で、ひきつりエネルギー回復特性など、さまざまな利点があるためです」とシャーファーは述べました。

新しい技術は、ライセンス提供と提携の対象となっており、現在保護と初期商業化の段階にあります。

適応性のあるバイオミメティック作用技術は、ロボットシステムで使用される場合、効率的で強力であり、人間とのやり取り、増強、統合を可能にすることができます。