ロボットは多くのことができますが、ドアを開けて通過することはできません。研究者たちはこの問題を3次元デジタルシミュレーションで解決し、自律的にそれを実行するロボットを構築中です。このシンプルな自立性の進歩は、オフィスビル、空港、病院で掃除と消毒を行うヘルパーロボットにとって大きな飛躍です。 以前、研究者たちは部屋全体をスキャンして3Dデジタルモデルを作成し、ロボットがドアを特定できるようにしていました。しかしそれは時間のかかるカスタムソリューションで、スキャンした特定の部屋でしか機能しません。自律的にドアを開けて通過するロボット開発にはいくつかの課題があります。 ドアにはさまざまな色とサイズが

TOMOPLEX（トモグラフィック・プレキサス）センサーフィルムは、航空宇宙機コンポーネントに貼り付けて飛行中の監視が可能です。最終的には航空宇宙分野のメンテナンスコスト削減と宇宙機再利用の可能性向上につながります。 さらに、センサーフィルムは機械的応力下でのみ発生し、格納庫検査では隠れたままの材料欠陥を検出できます。例えば、アンロード時に破断縁が完全に再接合するクラックです。こうした欠陥はプラスチック製複合材料で観測されています。 現在、航空機と宇宙船を包括的な測定プローブ設置で飛行中に監視することは現実的ではありません。従来の計測技術は大型かつ重すぎます。新センサーフィルムなら継続的リアル

アリ、ミツバチ、鳥類が問題解決と障害克服のために見せる集団行動は、航空・水中ロボティクスで開発されてきました。しかし、複雑地形を移動可能な小型スワームロボット開発には独自の課題があります。研究者たちは、自然界の対応物を模倣し、困難な環境で機動し、困難なタスクを集団で達成できる多脚ロボットを構築しました。 脚部ロボットは荒れた地形や狭い空間など困難な環境をナビゲートでき、肢の使用は効果的な身体支持、迅速な機動性、障害物越えを可能にします。しかし、脚部ロボットは陸上環境で独自の移動課題に直面し、運動性能低下を招きます。 研究者とのQ&A Tech Briefsとの短いQ&Aで、ヤセミン・オズカン・

チームが、テラヘルツ（THz）電磁波を用いて固体内部の高解像度画像を撮影できる非線形カメラを開発しました。THz放射で生成される画像はハイパースペクトルと呼ばれ、画像の各ピクセルがその点における物体の電磁気的特徴を含むためです。 マイクロ波と赤外線の間に位置するTHz放射は、X線と同様に紙、衣服、プラスチックなどの材料を容易に透過しますが、有害ではありません。最もデリケートな生物サンプルにも安全に使用できます。THzイメージングにより物体の分子組成を可視化し、砂糖とコカインなど異なる材料を区別可能です。 画像のすべての詳細のフィンガープリントが保存されるため、物体の性質を完全な詳細で調査でき

エンジニアたちが、ダムヘッドホンをスマートヘッドホンへ変える安価で簡単な方法を発明しました。ヘッドホンをセンサーに変え、スマートフォンに挿すだけでユーザー識別、心拍監視、その他サービスを実行可能にします。 この発明「HeadFi」は、小さなプラグインヘッドホンアダプターに基づき、通常のヘッドホンをセンシングデバイスに変えます。スマートヘッドホンとは異なり、通常のヘッドホンにはセンサーがありません。HeadFiなら、内蔵センサー付きスマートヘッドホンを新たに購入しなくても、センシング機能を楽しめます。HeadFiは世界中の数億台の既存通常ヘッドホンをシンプルなアップグレードでインテリジェント化で

航空機エンジン騒音を低減し乗客快適性を向上させる、信じられないほど軽い新材料が開発されました。グラフェン酸化物-ポリビニルアルコールエアロゲルは1立方メートルあたり2.1kgで、これまでに製造された中で最軽量の遮音断熱材です。航空機エンジン内の断熱材として使用すれば、騒音を最大16デシベル低減できます。ジェットエンジン離陸時の105デシベルの轟音を、ヘアドライヤーに近い音レベルまで減らせます。 エアロゲルのメレンゲのような構造が極めて軽量化を実現し、航空機エンジンナセル内の断熱材としてほぼ重量増なしで機能します。現在、材料はさらなる最適化が進められており、放熱性向上により燃費効率と安全性へのメ

NASAケネディ宇宙センターが、モーション制御アプリケーション向けに非接触誘導式位置センサーを開発しました。このセンサーは、スペースシャトル窓の欠陥を測定する光学検査システムの精密な動きを監視するために設計されました。技術は試作され、フィールドテストで成功しています。小型、低コスト、広範囲、高精度により、同様の用途で使用される他タイプのセンサーに比べて明確な優位性があります。 位置センサーはさまざまなアプリケーションで使用され、用途ニーズに合わせた多数のタイプがあります。現在の非接触誘導センサーは安価ですが高精度ではありません。他のセンサータイプ（渦電流センサー、静電容量センサー、光学/レー

アイダホ国立研究所のタンヴィル・タニム博士と彼のチームが、路傍充電ステーションで10〜15分で充電できるリチウムイオン電池を設計しました。これらの条件下で発生し得る望ましくないリチウム析出を検出する機械学習アルゴリズムを開発しました。 Tech Briefs: プロジェクトはどう始まりましたか？ タンヴィル・タニム博士： 2017年、エネルギー省車両技術局スポンサーの極限急速充電（XFC）プログラムに参加しました。目標はリチウムイオン電池での極限急速充電（XFC）実現、つまり10〜15分充電で、EV充電体験をガソリン車の給油体験と同等にすることです。これはEV消費者の主要検討事項の一つです。

RIA 15.06-2012安全規格には協働ロボット（コボット）運用の4つの方法が定義されており、それぞれ製造現場での役割があります。その中で、手誘導は最も注目されていないようです。安全規格のセクション5.10（協働運用要件）では、ロボットを協働運用で機能させるために必要な要件として、以下の1つ以上への準拠を定めています： 5.10.2 安全定格監視停止 5.10.3 手誘導 5.10.4 速度と分離監視 5.10.5 固有設計または制御によるパワーとフォース制限 手誘導とは、装置（例：手誘導ハンドル）がエンドエフェクターまたはロボットツール近くに位置し、非常停止とイネーブリングデバイス（

高度な紫外線（UV）検出機能を持つウェアラブルデバイスの開発を可能にするため、シンガポール南洋理工大学（NTU）の科学者たちが、柔軟かつ高感度な新タイプの光センサーを作製しました。 人間の目には見えませんが、UV線は環境中にあふれており、過剰曝露は皮膚がんや早期皮膚老化など健康問題を引き起こします。UV線強度は通常天気予報で指数として報告されます。Tシャツや腕時計のようなウェアラブルデバイスで、一日中の実際の個人UV曝露を監視できれば、日光ダメージを避けたい人々にとってより有用で正確なガイドになります。 研究では、NTU研究者たちが作製したフレキシブルUV光センサーが、既存センサーより25倍

ホウ素は多用途な非金属元素ですが、過去5年間まで化学者たちは二次元（2D）ホウ素含有材料の有用な特性と応用について理論的にのみ語ってきました。筑波大学研究者たち率いるグループが、理論を現実に変え、層ごとに扱えて電子特性を制御できる初の2Dホウ素モノサルファイド（BS）ナノシートを作製しました。 本来大きな表面積と多様な電子状態を持つ2D材料は、電池や他のデバイスへの応用に適した候補です。さらに、2Dビルディングブロックを新材料へ組み合わせることで、機能性をより強く制御可能になります。先行計算研究ではBSが独自の特性を持ついくつかの安定2D構造を採り得ることが示唆されていました。そのため研究者

JILAの科学者たちが、10年前の周波数コンブ呼気分析計の感度を1000倍向上させ、疾患バイオマーカーを追加検出可能にしました。現在は4つ、将来的に6つ以上の検出が可能です。検証されポータブル設計へ組み込まれれば、コンブシステムはヒト呼気のリアルタイム非侵襲分析で疾患検出・モニタリングを提供できるでしょう。JILAは米国立標準技術研究所（NIST）とコロラド大学ボルダー校によって共同運営されています。 JILAシステムは、レーザー周波数コンブを鏡面ガラス管にロードした呼気サンプルに往復させ、吸収される光の色と量を測定することで化学物質を「フィンガープリント」します。最近のアップグレードには、

米国立標準技術研究所（NIST）の研究者たちと共同研究者たちが、トランジスタの欠陥を検出・計数する高感度手法を考案・テストしました。これは次世代デバイス向け新材料を開発する半導体業界にとって喫緊の課題です。これらの欠陥はトランジスタと回路性能を制限し、製品信頼性に影響を与えます。 典型的なトランジスタはデジタル用途では基本的にスイッチです。オンのとき電流が半導体の一方から他方へ流れ、オフにすると電流が止まります。これらの動作がデジタル情報のバイナリ1と0を生み出します。 トランジスタ性能は、指定電流がどれだけ確実に流れるかに大きく依存します。トランジスタ材料の欠陥、望ましくない「不純物」領域

人は一定速度・一定勾配で歩くことは稀です。次の約束に急ぐ、横断歩道の信号を渡る、公園を散歩するなどで速度は変わります。勾配もハイキングや建物のスロープなどで常に変化します。環境変動に加え、歩き方は性別、身長、年齢、筋力、脳卒中やパーキンソン病などの神経・筋疾患によっても影響されます。 この人間とタスクの変動性は、現実世界の条件下で歩行を支援・拡張するウェアラブルロボティクスの設計における主要な課題です。これまで、ウェアラブルロボット支援を個人の歩行にカスタマイズするには、手動または自動チューニングに数時間を要しました。健康な個人でも面倒な作業で、高齢者や臨床患者にはしばしば不可能です。 ハー

コンピューターの導入によりレーザーカッターは比較的シンプルで強力なツールになり、ソフトウェアが金属、木材、紙、プラスチックを切断する機械を制御します。しかしユーザーは、見た目が似た材料の山から正しいものを判別することに依然として困難を抱えています。 チームがSensiCut を開発しました。レーザーカッター用のスマート材料センシングプラットフォームです。誤識別しやすい従来のカメラベースアプローチとは異なり、SensiCutはディープラーニングとスペックルセンシングと呼ばれる光学手法（レーザーで表面の微細構造をセンシング、画像センサーアドオン1つで実現）で材料を識別します。 Sensi

タンパク質構造を探る超高感度バイオセンサーは、アルツハイマー病、慢性消耗病、狂牛病など、ヒトと動物両方にわたる幅広い疾患の診断深度を大幅に改善できる可能性があります。これらはタンパク質ミスフォールディング関連障害です。このようなバイオセンサーは、新規医薬品化合物開発技術の改善にもつながるかもしれません。 単層炭素原子で構成される材料グラフェンは10年以上前に発見されました。その驚異的な特性の範囲で研究者たちを魅了し、疾患検出用のより良いセンサー作成など多くの新用途に見出されています。グラフェンを用いたバイオセンサー改良への重要な試みがなされてきましたが、その驚異的な単原子層厚さゆえの課題があり

研究者たちが、シャツに縫い付けた後でセンシング、保存、分析、推論ができるデジタル機能を持つファイバーを作成しました。デジタルファブリックは、人体に潜む隠れたパターンの文脈を明らかにし、身体パフォーマンス監視、医学的推論、早期疾患検出に活用できます。 これまで電子ファイバーはアナログ（連続電気信号を伝送）でしたが、デジタルでは情報の離散ビットを0と1でエンコード・処理できます。新ファブリックはデータをデジタルで保存・処理し、テキスタイルに新たな情報コンテンツ次元を追加し、ファブリックをプログラミング可能にします。 新ファイバーは、数百個の正方形シリコンマイクロスケールデジタルチップをプリフォーム

心拍の微小動作を不可聴音で捉える スマートスピーカーは、心停止検知や乳児の呼吸監視など、在宅ヘルスケアへの適用が進んでいます。今回、スピーカー前方 1〜2 フィートに座る人の個々の心拍動による胸壁の微小動作を非接触で追跡するシステムが開発されました。 仕組み 不可聴連続音を放射し、胸壁で反射した音の変化から動作を検出 呼吸動作（桁違いに大きい）と心拍動を分離するため、複数マイクのビームフォーミングと自己教師あり機械学習を活用 心拍間隔（RR間隔）を抽出し、心拍数だけでなく心拍リズム（不整脈の有無）を評価可能 臨床検証結果 健常者 26 名（約 12,300 回心拍）と心疾患患者 24

エンジニアたちが、スマートコンタクトレンズ用のセンサーシステムと製造プロセスを開発しました。センサーシステムには、光学情報を受信するフォトディテクター、角膜疾患診断用温度センサー、涙液中のグルコースレベルを直接監視するグルコースセンサーが含まれます。 超薄型センサー層は、剛性または大型のセンサーと回路チップを2枚のコンタクトレンズ層の間に挟み、マイクロ流体センシングチャネルを通じて涙液と接触させる従来のスマートコンタクトレンズとは異なります。新しい層はコンタクトレンズに取り付けられ、高い検出感度、良好な生体適合性、機械的堅牢性により涙液と直接接触を維持できます。また、瞬きや視力を妨げません。

ダイヤモンド・アンビル・セル内部を量子センシングで可視化 ダイヤモンド・アンビル・セル（DAC）は、地球マントル深部の超高圧や、極限圧力でしか起きない化学反応を実験室で再現する装置です。新材料開発には、磁性や強度などの有用特性が過酷条件下でどう変化するかを知る必要がありますが、従来のセンサでは DAC 内部の圧壊力に耐えられませんでした。 研究者たちは、ダイヤモンド結晶内の天然原子欠陥を窒素-空孔（NV）センターとして量子センサ化し、従来センサでは不可能だった実験への扉を開きました。 NVセンターとは ダイヤモンドは炭素原子が四面体構造で結合していますが、形成時に炭素原子が格子位置から外れ