主要学術誌が今年のロボット技術トップ10を選出：フレキシブル成長ロボット、3Dプリント液晶エラストマー

最近、Science Robotics は、ロボット工学の未来を変える可能性のある独創的な研究から、基礎科学を可能にして産業および医療の革新を推進する商用製品まで、ロボット工学の興味深い開発と技術のトップ 10 を特定しました。

1. ボストンダイナミクスのアトラス
アトラスの身長は1.5メートル、体重は75キログラム。彼のパフォーマンスはいつも外の世界を驚かせてきました。彼は片足で大きく踏み出して丸太を飛び越えながらジョギングしたり、階段を一段ずつ登ったりすることもできます。また、困難な地形を歩く能力、邪魔されたときにバランスを保つ能力、立つ能力、物を持ち上げて操作する能力、体操選手のようにバック宙をする能力も訓練されます。マーク・レイバートのボストン・ダイナミクスチームは、ロボットのバランスと推進力の分野でリーダーであり続けています。レイバート氏は、「機械システムは、物理的構造と物理法則によって制御される独自の思考を持っている」と述べています。アトラスは、視覚システムを使用して、パルクールの障害物の位置を調整し、その距離を測定します。レイバート氏は、すべての実験が成功したわけではないことを認めながらも、このデモンストレーションが近い将来にロボットが実現できる可能性に刺激を与えることを期待している。

2. インテュイティブサージカル社のダヴィンチ SP プラットフォーム ロボット手術は近年の最も重要な外科的革新の一つであり、根治的前立腺摘除術などの手術はロボットを使用して行われることが増えており、多くの利点があります。ロボットプラットフォームはますます多く登場しており、臨床応用の拡大は、費用対効果や臨床アクセスの障壁などの問題をさらに解決できるかどうかにかかっています。 da Vinci は初期のパイオニアであり、世界的な市場リーダーであり、Intuitive Surgical は外科用ロボットの分野を進歩させ続けています。新しく発売されたダヴィンチシングルポートシステムでは、2.5 cm のカニューレと小さな切開により、外科医が 3 つのフル手首サイズの肘型器具を関節鏡アプローチと組み合わせて制御し、深部病変を治療することができます。

3. 成長し、移動し、柔軟なロボット 研究者たちは、全身を動かさずに長距離を伸びて蛇のように蛇行できる新しい蔓型ロボットを開発した。研究者らは、このソフトロボットの開発は自然からヒントを得たものだと語った。生物には成長という特性があります。蔓、菌類、あるいは人間の脳の神経細胞など、生物は柔らかい伸張によって距離を移動することができます。バイオニックデバイスも同様にできるはずです。このソフトロボットの設計により、複雑で構造化されていない環境での障害物の回避が可能になり、パイプやダクト内のナビゲーション、医療機器、探査および捜索救助ロボットへの応用が期待されます。

4. フレキシブルロボットを作るための3Dプリント液晶エラストマーを開発 ロボット工学における大きな課題の 1 つは、効率的で汎用性があり互換性のあるアクチュエータを開発するための新しい材料と製造スキームの探索です。 2018 年には、この新興研究分野ではさまざまな分野にわたって多くの新たな展開がありました。形状変形液晶エラストマーアクチュエータの例はこれまでにもありましたが、本日発表された論文では、空間的にプログラムされたネマティック秩序を持つ高温直接書き込みインクを使用した 3D 印刷アプローチを使用してエラストマーを製造する方法が示されています。この技術は、ソフトロボットの開発に最も有望な材料を提供します。

5. 筋肉のような自己修復型油圧増幅アクチュエータ
Peano-HASEL は、50 Hz で駆動され、最大 10% の制御可能な線形収縮と 1 秒あたり 900% のひずみ率を備えた透明で自己感知性のあるソフトアクチュエータを提供します。アクチュエータは静電気と油圧の原理を利用して、材料を事前に伸ばしたり、剛性フレームを必要とせずに、電圧を印加すると直線的に収縮します。 HASEL（油圧増幅型自己修復静電）アクチュエータは強力で多用途であるにもかかわらず、製造コストが安いと著者らは述べ、この有望な技術の製造には安価なヒートシール法と安価な市販材料のみを使用した。驚くべきことに、このアクチュエータは自重の 200 倍以上の物体を持ち上げることができます。

6. DNA を自己組織化してナノロボットを作る 英国の科学誌「ネイチャー」は、アメリカ大陸の特別地図の拡大版を表紙に掲載した。この地図のスケールは1兆分の1。ロサンゼルスからニューヨークまでの距離はわずか数十ナノメートル。この地図を500億枚重ねると水滴の大きさに相当します。この技術はDNA折り紙と呼ばれています。組み換えおよびモジュール式の 3 次元 DNA コンポーネントは、ジッパーのようにぴったりと収まる塩基対ではなく、簡単にカチッとはまる補完的な形状をしています。これにより、動くナノマシンの作成が可能になるだけでなく、研究者が自己組織化用のモジュールをプログラムしやすくなるツールキットも提供されます。これらのナノロボットシステムは、分子またはナノ粒子の電気駆動輸送に並行して使用できます。これらのナノロボットは、プログラム可能なボトムアップの材料合成と組み立ても可能です。休止状態は分子機械メモリとしても使用できます。

7. DelFly フレキシブル生体模倣ロボットフラッパー 多くの生物に着想を得たロボットには、現実世界で応用できる高度な技術を開発することと、自然が生物を構築しプログラムするために使用する原理を明らかにすることという 2 つの目的があります。ここでは、優れた機敏性を備え、360°のロールとピッチの反転が可能で、最大5000°s-2の角加速度を実現した、注目すべき無尾翼、無拘束、自律型、プログラム可能、小型（28g）の羽ばたき翼航空機の設計を見ることができます。このロボットはショウジョウバエの50倍以上の大きさで、特定の自然飛行生物の羽の形態や運動学を模倣しているわけではないが、飛行生物がどのように飛行制御を行うかをテストするための新しい物理モデルとして機能する可能性がある。驚くべきことに、すべての回転軸を明示的に制御しなくても、DelFly Nimble はショウジョウバエの素早い逃走動作を正確に再現できます。この研究の進歩により、DelFly などの羽ばたき翼型 MAV が従来のマルチローター航空機に取って代わることが期待されます。なぜなら、ローターブレードよりも軽量で、エネルギー効率が高く、羽ばたく翼の機械構造が安全だからです。

8. フレキシブルなウェアラブルロボット 日常的に外骨格を着用することになると、ほとんどの人はアイアンマンのようになりたいとは思わないでしょう。軽量で伸縮性のある外殻は、生地のデザイン、感知、ロボット制御、作動を統合する新しい方法を提供し、着用者の強さ、バランス、持久力を高めます。潜在的な応用としては、高齢者が柔軟性と自立性を支えるために筋力を強化するのを助けたり、脳卒中、多発性硬化症、パーキンソン病による運動障害を持つ子供や大人のリハビリテーションを補助したりすることが挙げられます。

9. ユニバーサルロボット e-Series 協働ロボット 研究室から組立ライン、物流から手術誘導まで、UR ロボットアームは目立たない外観にもかかわらず、あらゆる場所で使われるようになっています。同社は主力製品を中心にエコシステムを開発しており、2018年に発売された協働ロボットのeシリーズは、協働による自動化や、専門的なプログラミングではなく実践的なデモンストレーションからの学習への一般的な傾向を取り入れています。強化された安全機能と力/トルク感知により、ロボットがシームレスに学習し、人間のオペレーターと連携できる、さまざまな環境でよりインテリジェントな人間とロボットの相互作用が実現すると期待されます。

10. ソニーのおもちゃの犬「アイボ」
ソニーが約20年前に初めて発表したおもちゃの犬、アイボの復活は、その新しい外見、強化された音声理解力、飼い主から学習する能力の向上だけでなく、多くの人に歓迎されています。さらに、このロボットは、ロボットが子供の学習プロセスで、あるいは高齢者、特に神経変性疾患を持つ人々の仲間として果たす役割についてソニーが理解を深める中で開発された。ロボットの周囲の人々の認識、相互作用、期待を理解し、コンテキストを認識する（事前に作成されたプログラムに依存せず、パーソナライズされ適応性のある）ロボットの行動と性格を開発することは、ソーシャルロボット工学の分野における興味深いトピックです。

出典: Qianzhan.com

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