3Dプリントされた磁気グリッド「ロボット」は、必要に応じて浮いたり、曲がったり、つかんだりできる

テキスト: Huanqu.com & cnBeta

最近、ノースカロライナ州立大学の研究者らが、3Dプリントされた柔軟なメッシュロボットを発明した。このロボットは、その柔らかい外観からソフトロボットとも呼ばれている。このソフトロボットは磁場をかけることで水に浮かぶように構造を制御することができます。彼らは水面上の小さな物体を拾うことができるので、水面に生息する生物を模倣する可能性があります。これらの柔らかい構造は 3D プリントされ、磁性粒子が埋め込まれており、伸縮して小さな物体をつかんで動かすことができます。

この構造を作るために、研究者らはまず、通常の歯磨き粉に似た「均質複合チキソトロピーペースト」と組み合わせた液体シリコーンでできた「インク」を作成した。このペーストはチューブから簡単に絞り出せるが、歯ブラシの上で垂れることなく形状を保つことができる。これらの「ロボット」グリッドを作成するために、研究チームはまず、シリカマイクロビーズ、液体シリコン、水、重要なカルボニル鉄粒子でできた「インク」を混ぜ合わせました。これらはさまざまなメッシュ形状に 3D プリントされ、オーブンで硬化されて柔らかく柔軟な構造を形成します。これらの「ロボット」は昆虫のように水に浮くことができます。

研究者たちは3Dプリンターを使ってペーストをメッシュ状のパターンに成形した。これらのパターンはオーブンで硬化され、柔軟なシリコン構造を形成します。その後、磁場を適用することで、制御された方法で伸縮したり変形したりすることができます。

構造を制御するために、チームは磁場を変化させ、その強度を上げたり下げたり、オンとオフを切り替えたりすることができます。たとえば、磁場をオンにすると、グリッドが一方の端に向かって押しつぶされ、その領域を再びオフにすると、グリッドは元の大きさに戻ります。グリッドのサイズと形状を変えることで、チームはさまざまな目的に合わせてさまざまな「ロボット」デザインを作成することができました。一例では、研究者らは、片方の端に「グリッパー」を備えたバネの形をしたグリッパーを作成した。磁場がオンになると、スプリングセクションが集まり、それを使って「グラバー」を引きずります。研究者たちはグリッパーを開閉することで、それを伸ばして小さなアルミニウムのボールをつかみ、引き込むことができた。

別の例では、研究者らは、中央にさらに多くの「ワイヤー」が走っている大きな平らなシートを作成した。磁場がオンになると、メッシュが中心に向かって収縮し、表面に水滴を保持できるようになります。しかし、磁場をオフにすると、メッシュは最大サイズまで伸び、水滴が下の水に落ちるようになります。この設計により、必要に応じて液体の輸送と混合が可能になります。

「この研究は、3Dプリンティングとソフトロボティクスを組み合わせた新興分野の可能性を示している」と、研究の責任著者であるオーリン・ベレフ氏は述べた。「現時点では、これはソフトロボットアクチュエータの初期の概念実証です。」

学術誌「Advanced Materials Technologies」の特別号で、研究チームはどのようにして柔らかい構造を設計し、水に浮かべたり、物体を引き込んだり掴んだりする用途を実証したかを示している。この研究は、3D プリント技術とインテリジェントロボットがテクノロジーを組み合わせて新しい分野を創造する能力を持っていることを示していると言わざるを得ません。

この研究は「Advanced Materials Technologies」誌に掲載された。

出典: Huanqu.com & cnBeta

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