折り紙にヒントを得た水陸両用ソフトクロール3Dプリントロボット、華北理工大学の胡富文研究グループ

折り紙にヒントを得た水陸両用ソフトクロール3Dプリントロボット、華北理工大学の胡富文研究グループ
2024年8月、南極熊は、華北理工大学の胡福文氏の研究グループが国際学術誌「バイオミメティクス」に「折り紙にヒントを得た水陸両用ソフトクロールロボット」と題する論文を発表したことを知りました。

水の密度は空気の約800倍、粘度は空気の55倍です。この物理的特性の違いは、水陸両用ロボットの設計に大きな課題をもたらします。特に、深海や深海を歩行するロボットは、より大きな静水圧にも直面します。最近、華北理工大学の胡福文氏の研究グループは、折り紙弾性ボールモデルに含まれるメタマテリアル変形メカニズムを明らかにし、新しいタイプの3Dプリント可能なボクセルベースの柔らかい四足水陸両用這い回りロボットの開発に成功しました。

このロボットは折り紙の弾むボールのモデルからヒントを得て作られました。彼らの研究により、多自由度の柔軟性、組み立てが容易な再構成可能性、ほぼゼロの剛性変形など、この折り紙モデルの魅力的な特性が明らかになりました。ロボット本体は、3Dプリントされた14個の折り紙弾性ボールモデルから組み立てられており、構造が「ミニマリスト」で、製造コストが低く、モジュール拡張が可能という利点があります。


このロボットは、モーターロープによって脚を曲げることで四足歩行や匍匐歩行を実現します。水中環境実験では、ロボットが人工的な波だけでなく、水媒体内の砂や斜面などの地上環境にもよりよく適応できることが示されています。陸上での歩行実験と比較して、移動速度に大きな低下は見られませんでした。さらに、水深の増加は実際にロボットの一定範囲内での歩行を促進します。明らかに、この「完全に中空の」折り紙構造は、ロボットに静水圧に抵抗し、移動抵抗を減らすという利点をもたらします。


この研究の進歩は、水陸両用ロボットの革新的な設計の可能性を広げるだけでなく、3D プリンターから歩行するロボットという、より野心的な研究ビジョンへの新たな機会も開きます。この独創的な成果は、JCR Zone 1 国際学術誌「Biomimetics」に「菱形十二面体の折り紙フレキシボールに基づく柔らかい水陸両用ボクセル型四足ロボット」と題する論文として掲載されました。論文のリンクは https://doi.org/10.3390/biomimetics9080482 です。

華北理工大学の胡福文研究グループは、主にインテリジェント産業システム、新型ロボット、積層造形などの分野で理論研究と技術開発に従事しており、「Journal of Intelligent Manufacturing」、「Advanced Engineering Informatics」、「Computers in Industry」、「Soft Robotics」など国際的に有名なジャーナルに40本以上の論文を発表しています。省および省レベルの教育功績賞で2位を1回、省および省レベルの科学技術功績賞で1位を1回、2位を2回受賞し、全国大学生の「チャレンジカップ」コンテストで1位を1回獲得しています。





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