上海交通大学の3Dプリントロボット分野の最先端技術

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-2-6 12:14 に最後に編集されました。

未来の機械昆虫や空飛ぶ乗り物といえば、ドイツのFESTO社の機械アリや、跳躍するカンガルーなどがすぐに思い浮かびます。これらの「動物」は独立した意思決定能力を持ち、その行動は常に共通の目標に従い、協力してタスクを完了することができ、センサーによって機械が周囲の状況を認識できるようになります。アンタークティック・ベアは以前、ハーバード大学が世界初の自律走行フレキシブルタコロボットの3Dプリントを主導したと報じた。フェストの技術が私たちの生活にどれほどの変化をもたらすかに驚いているが、中国も研究開発にたゆまぬ努力を続けていることは喜ばしいことだ。

マイクロバイオニック六脚ロボット六脚ロボットの構成は、2 つのカテゴリに分けられます。1 つは昆虫構造に似ており、6 つの脚機構が胴体の両側に 2 つのグループに分かれて平行に配置されています。もう 1 つはヒトデ構造に似た放射状六脚ロボットで、6 つの脚機構が正六角形の胴体の 6 つの頂点コーナーに均等かつ等間隔に分散されています。

2 種類のロボットと比較すると、ラジアルヘキサポッドロボットは、より柔軟な動作制御と優れた操縦性を備えています。従来の機械加工法で作られたロボット本体は、加工技術や工具の制限により、六脚ロボットの小型化を実現できず、加工コストが高い、本体構造の強度が低い、組み立て精度が悪いなどの欠点もあります。上海交通大学が3Dプリント技術を使用して製造したマイクロバイオニック六脚ロボットは、小型、軽量、高い制御精度、強力な適応性、美しい外観を備えています。

3Dプリントされたマイクロバイオニック六脚ロボットのボディベアリングコンポーネント、股関節コンポーネント、大腿部コンポーネント、ふくらはぎコンポーネント、およびダブルリンクメカニズム2は、ロボット本体を構成し、これらはすべて3Dプリント技術によって実現され、複雑な構成の加工と製造を実現できます。ロボット本体の質量を軽減するため、各部品の中央に中空の貫通穴を設けています。 3D Science Valley は、3D プリント技術を使用して、中が空洞で支柱が 6 本ある 2 層の正六角形ウェブを一度に成形できることを知りました。2 層のウェブの外縁には、3D プリント技術で作られたシェルの取り付けに連動する取り付け穴が設けられています。

3Dプリント技術を使用する利点は、ロボット本体をさまざまな形状と位相構造にカスタマイズできることです。ボディ構造の強度を確保しながら、ロボット本体の外観が向上します。複雑な道路状況への適応性に優れた3自由度の足機構を採用し、4リンク構造を使用して足機構の位相構成を最適化します。比較的集中した質量を持つ膝関節駆動モーターの設置位置は、胴体荷重支持部材にできるだけ近い大腿部に設定されています。同時に、ボディ姿勢センサーとモーションセンサーを使用して、ロボットの動作制御精度を十分に向上させます。

制御可能な受動ねじれを備えた高周波羽ばたき翼バイオニック昆虫航空機<br /> 羽ばたき翼航空機には、離陸に必要なスペースが小さい、飛行性能が優れている、ホバリング能力が優れている、飛行構造がコンパクト（垂直飛行、水平飛行、姿勢変更が1つに統合されている）、エネルギー消費が少ないなど、多くの独自の利点があります。従来のローター式航空機や固定翼航空機と比較して、羽ばたき翼飛行モードでは飛行タスクを実行できるだけでなく、飛行性能がさらに向上します。このため、羽ばたき翼航空機の開発にはますます多くの研究者が関心を寄せています。

上海交通大学が発明した、受動ねじれを制御できる高周波羽ばたき翼バイオニック昆虫航空機は、減速ギアセット、クランクロッカー伝動機構、受動回転機構、ボールベアリングセットを介して、極めて限られた中空カップモーターのパワーを羽ばたき翼による揚力に効率的に変換できます。

上海交通大学の高周波羽ばたき型バイオニック昆虫飛行機の角度リミッター、減速ギアセットの受動ギア、クランクロッカー機構のロッカーと中間コネクティングロッドはすべて3Dプリントで作られています。これはコストを削減するためです。一方、3Dプリントされた材料の密度は低いため、飛行機全体の重量を軽減できます。これらの主要部品のほか、胴体フレームも3Dプリントで製作し、他の構造物を支えることができると同時に、胴体フレーム上に減速ギアセットの受動ギア軸とクランクロッカー伝動機構のロッカー軸のベアリングの設置スペースを確保しています。

形状記憶合金で駆動するソフトロボット<br /> 現在、ソフトロボットの主な駆動方式には、高圧ガス駆動、変形合金駆動、バイオニックソフトマテリアル駆動の 3 つがあります。ソフトロボットは、その素材の特殊な特性により、ほぼ無限の自由度、強力なスケーラビリティ、低密度などの利点があり、これにより、ソフトロボットは、剛性ロボットが動作できない多くの複雑な環境でタスクを完了することができます。

以前、ハーバード大学の科学者たちは、世界初の完全自律型ソフトロボット「オクトボット」を3Dプリントした。ハーバードの解決策は空気圧、つまり主要な可動部品を駆動する高圧ガスでした。少量の液体燃料（過酸化水素）が化学反応によってガスに変換され、ロボットに十分な動きが生み出され、硬い部分が完全に取り除かれます。

上海交通大学が開発したバイオニックソフトロボットは、形状記憶合金をソフトロボットの駆動方式として採用しており、関節を必要としません。すべて形状記憶合金と外側のシリコンで構成されています。これにより、ロボットは環境内のスペースの問題をよりうまく克服できます。胴体は3Dプリントで作られたシリコンシェルでできています。

3Dプリントされたシリコンシェルは、電力伝送ワイヤとメモリ合金ワイヤを埋め込むためのスペースを便利に確保し、全体的な設計をシンプルにします。シェル自体には一定の引張抵抗があり、追加のデバイスや外部エネルギーは必要ありません。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
ハーバード大学が世界初の自律走行型フレキシブルタコロボットの3Dプリントをリード

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