キリガミベースのロボットグリッパー、卵黄を壊さず把持

ノースカロライナ州立大学の工学研究者たちが、繊細な卵黄を割ることなく持ち上げ、さらに人間の髪の毛一本を拾い上げるほどの精度を持つ、新タイプの柔軟なロボットグリッパーを開発しました。この成果はソフトロボティクスと医療技術の両分野への応用が期待されています。

キリガミ技術の応用

この研究は、二次元（2D）シート材料を切断し折り曲げて三次元（3D）形状を作る「キリガミ」の技術を応用しています。具体的には、材料の大部分に平行なスリットを入れることで、2Dシートを曲面を持つ3D構造に変換する新手法を開発しました。最終的な3D形状は、材料の外周形状によって大きく決まります。例えば、円形の境界を持つ2D材料は球形の3D構造を形成します。

「ユーザーが必要とする曲面3D構造が分かっていれば、我々のアプローチを用いて、2D材料に必要な境界形状とスリットパターンを逆算できます」と、論文の筆頭著者であるホン・ヤオイェ氏は説明します。「さらに、材料を押すか引くかの方向を制御することで、最終構造を追加で制御可能です。」

「この技術は、2D材料を曲面3D構造に変換する従来技術よりかなりシンプルで、デザイナーが2D材料から多様なカスタマイズ構造を作れるようになります」と、ジェイ・イン教授は述べています。

卵黄から髪の毛まで多様な把持を実証

研究者たちはこの技術の有用性を、卵黄から人間の髪の毛まで、多様な物体を把持・持ち上げられるグリッパーを作成することで実証しました。

「従来のグリッパーは物体をしっかりと把持します。圧力をかけて掴むため、卵黄のような壊れやすい物体を扱う際に問題となります。しかし、私たちのグリッパーは物体を包み込むように持ち上げます。まるで私たちが手で物を包み込むように。これにより、精度を犠牲にすることなく、繊細な物体を『把持』して移動できます」とイン教授は説明します。

医療デバイスなどへの応用展望

研究者たちは、この技術には他にも多くの潜在的応用があると指摘します。例えば、膝関節など人体の関節形状にフィットする医療デバイスの設計などです。

「膝や肘の曲げ伸ばしに合わせて動くスマート包帯やモニタリングデバイスを想像してください」とイン教授。「これは概念実証であり、私たちの技術が機能することを示しました。現在、この技術をソフトロボティクス技術に統合し、産業課題の解決に取り組んでいます。また、人体の膝に温熱を加えるデバイスの作成への応用も探っており、治療用途が期待されます。」

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