ソフトロボティクスが柔軟なポンプでさらに進化する

ローザンヌ連邦理工大学（エコール・ポリテクニーク・フェデラール・ド・ローザンヌ、EPFL）の科学者たちは、自律型ソフトロボット、軽量エクソスケルトン、スマート衣料の有効性を高めるミニチュアポンプを開発しました。

現在の多くのソフトロボットは、シリコン、ゴム、伸縮性ポリマーで作られています。従来のロボットとは異なり、ソフトロボットは複雑な環境をより効率的に移動し、繊細な物体を扱い、ロボットと人間の接点で使用できます。ソフトロボットが使用される分野には、リハビリテーション用エクソスケルトンやロボット衣料が含まれます。ソフトバイオタイプのロボットは、将来、人間よりも安全に遠隔地や危険な環境を探索できる可能性があります。

現在のソフトロボットには、重要な領域に液体を押し出すために使用されるrigidでノイズの多いポンプが含まれています。これにより、ソフトロボットの可能性が制限され、その移動性と自律性がポンプやチューブによって制限されます。

EPFLのソフトトランスデューサーラボラトリー（LMTS）とインテリジェントシステムラボラトリー（LIS）の研究者、および東京の芝浦工業大学の研究者は、これらの新しい開発に責任があります。2つのグループは、完全にソフトなポンプを開発した最初のグループです。ポンプの重量は約1グラムで、完全に静かであり、非常に小さなエネルギーを使用します。電力は2 cm x 2 cmの回路と充電式バッテリーから供給されます。この新しいポンプは、テザーを使用する必要性を排除する可能性もあります。

LMTSのディレクターであるHerbert Sheaは、新しいテクノロジーについて話しました。

「大きなロボットを動かすには、複数のポンプを接続します」とSheaは述べました。「これはソフトロボティクスの分野におけるパラダイムシフトであると考えています」。

研究者たちは、研究結果をNature誌の記事に公開しました。

ソフトポンプが使用できるもう1つの方法は、スマート衣料全体に液体を循環させることです。衣料に埋め込まれた薄い柔軟なチューブ内で液体を動かすことで、これを行います。冷却や加熱するエリアを液体で移動させることができます。外科医、運動選手、パイロットなどの多くの職業でこのテクノロジーが役立つ可能性があります。

新しいソフトポンプは、「今日の超コンピュータシステムで冷却液を循環させるために使用される物理メカニズムに基づいています」。ポンプのレイアウトには、直径1 mmのチューブ形状のチャネルが含まれており、その中に印刷された電極の行があります。ポンプ内には誘電液があり、電圧が適用されると、電極から液体への電子が移動し、一部の分子が電気的に帯電します。これらの分子は他の電極に引き寄せられ、チューブ内で液体を引いて移動します。LMTSのポストドクターであり、研究の主著者であるVito Cacuccioloによると、「電気フィールドを調整することで流れを高速化できますが、完全に静かであるままです」。

このテクノロジーはすでにいくつかの分野でテストされています。研究者たちは、ロボットの指にポンプを埋め込むことに成功しました。ロボットの指は、ロボット工学研究所で一般的に使用されています。研究者たちはまた、東京の鈴森浩一の研究所と共同で、流体駆動型の人工筋肉や柔軟なエクソスケルトンにも取り組んでいます。

研究者たちは、新しいテクノロジーをファブリックグローブに使用しました。グローブには、液体を運ぶことができるチューブが通されており、グローブの異なる領域を加熱または冷却できます。「家庭の暖房と冷房システムのように動作します」とCacuccioloは述べました。

この新しいテクノロジーはさらに発展し、さまざまな分野の企業を引き付ける可能性があります。いくつかの企業はすでに早期の関心を示しています。新しいソフトロボットと伸縮性ポンプには、多くの人間とロボットのインターフェース製品を開発するための多くの可能性があります。