3Dプリントされたソフトレザーパッドは、人間とロボットの相互作用の安全性と使いやすさを向上させます

3Dプリントされたソフトレザーパッドは、人間とロボットの相互作用の安全性と使いやすさを向上させます
2024年4月24日、アンタークティックベアは、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究者が、ロボットの安全性と使いやすさを向上させるために使用できる新しいタイプの3Dプリントソフトスキンパッドをロボットに装備する費用対効果の高いソリューションを導入したことを知りました。 3D プリントの力を活用したこれらの革新的なソフトスキンパッドは、優しい感触を提供するだけでなく、機械的な圧力センサーとしても機能します。

△この研究は「安全で接触の多い人間とロボットのコラボレーションのための低コストで簡単に構築できるソフトロボットスキン」というタイトルでIEEE Transactions on Roboticsに掲載されました(ポータル)
従来、ロボット用の触覚センサーは複雑で高価であり、広範囲にわたる応用が制限されていました。しかし、ジュヒョン・キム教授率いるチームはこれらの障壁を打ち破り、市販の3Dプリンターを使用して機能的で耐久性のある代替品を安価に製造できることを実証しました。

△ 3Dプリントされたソフトレザーパッドをロボットアームに取り付ける概略図。取り付け前(左)と取り付け後(右)
キム教授は、3D プリント技術を組み込むプロセスについて次のように語っています。「3D プリンターを再プログラムするだけなので、同じ技術 (3D プリントされたソフト スキン パッドの適用) をさまざまなロボット システムに簡単にカスタマイズできます。ロボットのハードウェアには大きな力やトルクがかかる可能性があるため、人間と直接やり取りしたり、人間の環境で使用する場合は、十分な安全性が必要です。ソフト スキンは、機械的安全要件の遵守と触覚感知の両方に使用できるため、この点で重要な役割を果たすことが期待されています。」

△3Dプリントパッドは、ロボットアームの柔らかい皮膚としても、圧力ベースの機械センサーとしても使用できます。
3Dプリントソフトレザークッション

これらの柔らかいスキンパッドは、高度な素材と最先端のデザインを組み合わせて、優れた機能性を実現しています。ソフトスキンパッドは熱可塑性ポリウレタン製で、市販の Raise3D E2 3D プリンターを使用して開発されました。中空の充填部分を柔らかい外層で囲んでいるのが特徴です。圧縮されるとパッド内の空気圧が変化し、接続された圧力センサーを介して振動、タッチ、圧力を検出できるようになります。

3D プリント部品は製造が容易で手頃な価格であるため、新興のロボット システムに統合するための魅力的な選択肢となります。 3D プリント技術の使用は、コンポーネントのメンテナンスとクリーニングが大きな経済的または物流上の課題となる状況で特に有利です。

△ソフトタッチパッドデザインには、タッチ時にタッチパッド領域を加圧する空気圧設計が組み込まれています。
キム氏は、3D プリントがこれらの障害を克服する方法を次のように説明しました。「病院で柔らかい皮膚のロボットを使いたいとします。定期的に消毒するか、皮膚を定期的に交換する必要があります。いずれにしても、コストは高くなります。しかし、3D プリントは非常にスケーラブルなプロセスであるため、交換可能な部品を安価に製造でき、ロボットの本体を簡単に取り付けたり取り外したりできます。」

より安全で直感的なロボットの需要が高まる中、3D プリントされたソフトスキンパッドは、人間の患者と機械の間のより快適で応答性の高いやり取りを実現する魅力的なソリューションを提供します。さらに、手頃な価格と汎用性により、多くのユーザーが利用しやすくなり、さまざまな分野での幅広い応用への道が開かれます。




ロボット工学、バイオニクス、皮膚、人間とロボットの相互作用

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