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たちは、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、ロボットの握り力の問題を解決するのに役立ちます。ロボットは、特に湿った環境では、物体を握る際に発生する摩擦を考慮するのに苦労しています。

リリアン・シャオは、ノースカロライナ州立大学の化学・生物分子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、シャオと大学院生のユンホ・ペンによって開発されました。

「私たちの研究は、テレスルギーや製造などの分野でより信頼性が高く機能的なハプティックおよびロボティックデバイスの作成の扉を開けます」とシャオは述べています。

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と接触するときに発生します。これは、2つの指先を擦ったときに発生することもあります。この場合、液体層は自然に発生する油です。

EHL摩擦は、ロボットの爪が油で覆われた物体を持ち上げたり、体内で使用される手術器具で発生することもあります。摩擦は、物体を落とさずに握ることができるようにします。

「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、石鹸で濡れた皿を扱うときでも」とシャオは述べています。「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摩擦を説明するために使用できます。また、表面がパターン化された多くのソフトシステムに適用できます」とシャオは述べています。

表面パターンには、指の先の少し隆起した表面や、ロボットツールの表面の溝が含まれます。

新しい原理は、EHL摩擦に存在するすべての物理力に応じて4つの方程式を使用します。研究チームは、人間の指、生体模倣ロボット指先、摩擦力の測定に使用されるツールを含む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ロボットハンドに非常に役立ちます」とシャオは述べています。「また、外科医が遠隔操作ロボットデバイスを使用して手術を行うテレスルギーの分野にも明らかな応用があります。私たちは、これを合成システムでのタッチとタッチ制御の理解のための基本的な進歩と見なしています。」