MIT、磁気波を使って動きを制御できる形状変化ロボットを3Dプリント

MIT、磁気波を使って動きを制御できる形状変化ロボットを3Dプリント
MITの研究者らは、糸のない人形のように磁石の波で動きを制御できる一連の柔らかいロボット生物を設計し、3Dプリントした。水曜日にネイチャー誌に掲載された研究で説明されている磁気制御構造は、しわになる滑らかなリング、締め付けられて閉じる長いチューブ、折りたたまれる薄いシート、そして這ったり、素早く転がったり、ジャンプしたり、通り過ぎるボールを素早くキャッ​​チしたりするクモのような「グラバー」で構成されている。小さな錠剤に直接巻き付けて、テーブルの上を運ぶこともできます。



研究者たちは、小さな磁性粒子を注入した新しいタイプの3Dプリントインクからそれぞれの構造物を作成した。次に、3Dプリンターのノズルの周りに電磁石を取り付け、インクがノズルから流入すると磁性粒子が一方向に揺れ動くようにした。研究者たちは、構造内の個々の部品の磁気の向きを制御することで、個々の部品が外部の磁場に反応してほぼ瞬時に複雑な構造に変形したり、移動したりできる構造やデバイスを作り出すことができます。

MITの機械工学部と土木環境工学部のノイスキャリア開発教授であるシュアンヘ・チャオ氏は、同研究グループの技術は磁気制御の生体医療機器の製造に利用できる可能性があると語る。たとえば、血管の周りに構造物を配置して血液の送り出しを制御したり、磁石を使用してデバイスを消化管に誘導し、画像を撮影したり、組織サンプルを抽出したり、閉塞を解消したり、特定の場所に特定の薬剤を送達したりすることができます。さまざまな機能を実現するために設計、シミュレーション、印刷を行うことができます。

この種の技術はソフトアクチュエートデバイスとして知られており、ハイドロゲルデバイスは温度や pH の変化に応じて膨張し、形状記憶ポリマーや液晶エラストマーは熱や光などの十分な刺激に応じて変形します。 MITによると、こうしたタイプのソフトアクチュエーションデバイスは反応が遅く、数分から数時間かけて形状が変化する傾向があるという。 「人間の体のように密閉された空間で特定のタスクを実行できるソフトロボットの理想的な候補はありません」とキム氏は語った。「だからこそ、磁気駆動のアイデアは高速で強力、物理的に堅牢で、遠隔操作も可能なため、非常に有望だと考えています。」

研究チームは、磁性粒子を同じ均一な方向に配置した構造を作るのではなく、磁性粒子を異なる方向に配置したセクションを配置しました。外部磁場にさらされると、各セクションは、磁場に応じて粒子が移動する方向に応じて、異なる方法で移動するはずです。新しい 3D 印刷方法により、研究者は構造の個々の部分を印刷し、印刷プロセス中にプリンターのノズルを囲む電磁石の向きを変えることで、特定の部分の磁性粒子の向きを調整することができます。



研究チームはまた、印刷された構造が磁場下でどのように変形するかを予測するための物理モデルも開発しました。 MIT で開発された他の装置には、2 方向に素早く収縮または拡張できる一連の「オーセティック」構造が含まれています。彼らはまた、プログラムでオン/オフを切り替えることができる回路と赤と緑の LED ライトを備えたリングも印刷しました。独自の構造や磁場パターンを設計し、モデルを使用して検証し、印刷してさまざまな機能を起動することができます。磁場の複雑な情報をプログラムすることができ、インテリジェントなロボットを印刷することもできます。 ”

出典: 中国3Dプリンティングネットワーク

MIT、マサチューセッツ工科大学、マサチューセッツ工科大学

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