ロボットの手と腕のためのソフトセンシング、自己修復材料

ケンブリッジ大学の研究者によって開発された低コストのゼリー状の材料は、ひずみ、温度、湿度を感知できます。また、以前の自己修復ロボットとは異なり、室温で部分的に修復することもできます。

ソフトセンシング技術は、他のアプリケーションの中でも、ロボット工学、触覚インターフェース、ウェアラブルデバイスを変革する可能性があります。ただし、ほとんどのソフトセンシング技術は耐久性がなく、大量のエネルギーを消費します。

「ソフトセンサーをロボット工学に組み込むことで、筋肉に負担がかかることで脳が体の状態に関する情報を取得できるようになるなど、より多くの情報をロボット工学から取得できるようになります」と、ケンブリッジの工学部の最初の著者であるDavidHardmanは述べています。ジャーナルNPGAsiaMaterials。で報告された論文

EUが資金提供するSHEROプロジェクトの一環として、Hardmanと彼の同僚は、ロボットの手と腕のためのソフトセンシング、自己修復材料の開発に取り組んできました。これらの資料は、損傷を検出し、一時的に自分自身を癒すために必要な手順を実行してから、作業を再開できます。これらはすべて、人間の介入を必要としません。

「私たちは数年前から自己修復材料を扱ってきましたが、現在、自己修復ロボットを作成するためのより高速で安価な方法を検討しています」と、同じく工学部の共著者であるトーマス・ジョージ・トゥルテルは述べています。

以前のバージョンの自己修復ロボットは、修復するために加熱する必要がありましたが、ケンブリッジの研究者は現在、室温で修復できる材料を開発しています。これにより、実際のアプリケーションでより便利になります。

「安価で生分解性、生体適合性のある伸縮性のあるゼラチンベースの材料から始め、多くの導電性コンポーネントを追加してセンサーを材料に組み込む方法についてさまざまなテストを実施しました」とハードマン氏は述べています。

研究者たちは、カーボンインクの代わりに塩化ナトリウム（塩）を含むセンサーを印刷すると、求めていた特性を備えた材料が得られることを発見しました。塩は水で満たされたヒドロゲルに可溶であるため、イオン伝導、つまりイオンの移動のための均一なチャネルを提供します。

印刷物の電気抵抗を測定したところ、ひずみの変化が非常に線形な応答をもたらし、それを使用して材料の変形を計算できることがわかりました。塩を加えることで、センサーの元の長さの3倍を超える伸びを感知できるようになり、材料を柔軟で伸縮性のあるロボットデバイスに組み込むことができます。

自己修復材料は、3D印刷または鋳造のいずれかによって、安価で簡単に作成できます。それらは、乾燥することなく長期的な強度と安定性を示し、広く入手可能な食品安全材料から完全に作られているため、多くの既存の代替品よりも好ましいです。

「製造がいかに安価で簡単かを考えると、これは本当に優れたセンサーです」とジョージ・トゥルテルは述べています。 「ゼラチンでロボット全体を作り、必要な場所にセンサーを印刷することができました。」

自己修復ハイドロゲルは、さまざまな材料とうまく結合します。つまり、他のタイプのロボット工学に簡単に組み込むことができます。たとえば、研究者が拠点を置く生物に触発されたロボティクス研究所での研究の多くは、人工の手の開発に焦点を合わせています。この材料は概念実証ですが、さらに開発すれば、人工皮膚やカスタムメイドのウェアラブルおよび生分解性センサーに組み込むことができます。