次世代ソフトロボティクスの研究が進む

ハーバード大学ジョン・A・ポールソン工学・応用科学学校（SEAS）の研究者は、電気駆動のソフトバルブを開発し、油圧式ソフトアクチュエータを制御できることを実証しました。このバルブは、介助および治療デバイス、ソフトグリッパー、バイオインスパイアードソフトロボット、手術ロボットなどに応用できる可能性があります。

ソフトロボットの構築の課題

研究者は、ソフトロボットを完全に構築するのに苦労しています。なぜなら、デバイスを動かすために多くのコンポーネントが必要で、これらのコンポーネントは剛性があるからです。圧縮された流体によって動くソフトロボットは、繊細な物体と新しいやり取りの機会を提供しますが、従来の剛性ロボットではできないものです。このため、新しい開発は非常に重要です。

この研究は、国立科学アカデミー紀要（PNAS）に掲載され、国立科学財団と国立ロボティクスイニシアチブの支援を受けています。

ロバート・J・ウッドは、SEASのハリー・ルイスとマーリン・マクグラス教授であり、この研究の主任著者です。

「現在の剛性制御システムは、流体駆動ソフトロボットの適応性と機動性を大幅に制限しています」とウッドは述べています。「ここでは、ソフトで軽量なバルブを開発し、ソフト油圧アクチュエータを制御できるようになりました。これにより、将来の流体式ソフトロボットのためのソフトオンボード制御の可能性が開けられます。」

ソフトバルブ

ソフトバルブは以前から存在しましたが、既存の油圧アクチュエータに必要な圧力や流量を達成することはできませんでした。そこで、チームは新しい電気駆動ダイナミック誘電体エラストマーアクチュエータ（DEA）を開発しました。これらのソフトアクチュエータは、超高パワーデンシティと軽量化されており、数十万サイクルにわたって動作できます。

チームは、ソフトチャネルと新しいダイエラストマーアクチュエータを組み合わせ、流体制御用のソフトバルブを作成しました。

シイ・シュは、SEASの大学院生であり、この論文の第一著者です。

「これらのソフトバルブは、応答時間が短く、油圧アクチュエータの必要な流体圧力と流量を制御できる」とシイは述べています。「これらのバルブにより、内部容積が数百マイクロリットルから数十ミリリットルまでのマクロおよび小規模な油圧アクチュエータを、迅速かつ強力に制御できます。」

研究者は、DEAソフトバルブを使用して、さまざまな容積の油圧アクチュエータを制御することを実証しました。単一の圧力源によって駆動される複数のアクチュエータを独立して制御することができました。

「このコンパクトで軽量なDEAバルブは、油圧アクチュエータの電気制御に前例のない能力を示し、将来の流体駆動ソフトロボットのオンボード制御の可能性を示しています」とシイは述べています。

この研究の共同著者には、ユーフェン・チェン、ナクスン・パトリック・ヒュン、ケイトリン・ベッカーが含まれます。