新しく発見された物理学の法則がロボティクスに大きな影響を与える

ノースカロライナ州立大学の研究者は、ロボティクス技術の分野に大きな影響を与える新しい物理学の法則を発見しました。この新しい法則は、ロボットの握り問題を解決するのに役立ちます。ロボットは、多くの分野で頼られている握りを正確に把握するのに苦労しています。特に、濡れた環境では、ロボットは物体を握る際に発生する摩擦を正確に把握するのに苦労しています。

リリアン・シアオは、ノースカロライナ州立大学の化学およびバイオモレキュラー工学の助教授であり、論文の対応著者です。この新しい原理は、シアオと大学院生のユンホ・ペンによって開発されました。ペンは第一著者です。

「私たちの研究は、遠隔手術や製造などの分野でより信頼性が高く機能的な触覚およびロボティック デバイスの作成の扉を開くものです」とシアオは述べています。

EHL 摩擦

この分野の大きな問題は、弾性水力潤滑（EHL）摩擦です。EHL 摩擦は、2 つの固体表面が薄い液体層の間に接触するときに発生します。これは、2 つの指先をこすったときに発生することが多く、この場合、液体は指先の自然に発生する油です。

EHL 摩擦は、ロボットの爪が油でコーティングされた物体を持ち上げたり、体内で使用される手術用デバイスの場合にも発生する可能性があります。摩擦は、物体を握って持つことができるようにするものです。

「摩擦を理解することは、人間にとっては直感的です — 例えば、石鹸で洗った皿を扱うときでも」とシアオは述べています。「しかし、ロボットが物体を握る能力を制御する材料を開発する際に、EHL 摩擦を考慮することは非常に難しいです。」

エンジニアは、EHL 摩擦をある程度制御するために、さまざまなパターン、材料、動的操作条件に一様に適用できるフレームワークが必要です。

「この法則は、EHL 摩擦を考慮するために使用でき、表面がパターン化されたソフトシステムには適用できます」とシアオは述べています。

表面パターンには、指先のわずかに隆起した表面や、ロボット工具の表面に存在する溝が含まれます。

新しい原理は、EHL 摩擦に存在するすべての物理的な力を考慮するために、4 つの方程式に依存しています。研究チームは、人間の指、生体模倣ロボット指先、および摩擦力を測定できる triborheometer ツールを含む 3 つのシステムを実証しました。

「これらの結果は、製造プロセスを信頼性高く処理するためのより繊細な制御を備えたロボット ハンドに非常に役立ちます」とシアオは述べています。「また、遠隔手術における明らかな応用があります。ここでは、外科医が遠隔操作ロボット デバイスを使用して手術を実行します。私たちは、これを合成システムにおけるタッチの理解と制御のための基本的な進歩と見なしています。」