WPI の研究者が捜索救助活動用の 3D プリントロボットを開発

この投稿は Bingdunxiong によって 2023-8-16 13:19 に最後に編集されました

2023年8月16日、アンタークティックベアは、ウースター工科大学（WPI）の研究者であるマルクス・ネミッツ氏が、困難な環境での捜索救助活動に使用できる新しいタイプの低コストでカスタマイズ可能な3Dプリントソフトロボットを開発するために、全米科学財団から599,000ドル（約436万人民元）のCAREER賞を受賞したことを知りました。さらに、このプロジェクトは、宇宙探査、気候監視、過酷な環境での検査活動など、他の分野への応用も期待されています。

△Markus Nemitz氏がソフトロボットのプロトタイプを披露
開発者の当初の意図

ソフトロボットは可塑性が高い材料で作られており、従来のロボットでは模倣が難しい生物と同様の柔軟な動きを実現できるため、捜索救助任務に特に適しています。これらのタスクでは、ロボットが閉鎖空間で泳いだり、這ったり、登ったり、潜ったりすることが求められる場合があります。

△救出事件を題材に後に撮影されたドキュメンタリーポスター
ネミッツ氏の研究は、特定の災害状況に対応するために迅速に製造およびカスタマイズできる、統合された流体回路を備えた小型で柔軟な 3D プリントロボットの開発に重点を置いています。ロボットは、2018年に洪水で閉じ込められ、12人の10代のサッカー選手とコーチが閉じ込められたタイのタムルアン（眠れる森の美女）洞窟の一部を再現したミニチュアモデルでテストされる予定だ。

この研究プロジェクトは8月1日に開始され、2028年7月31日まで続く予定です。

「災害には、眠れる森の美女の洞窟の危機がそうであったように、しばしば独特で専門的な対応が必要です」と、WPI のロボット工学助教授であるネミッツ氏は語ります。「柔らかく柔軟な素材から素早く製造できる小型ロボットを開発すれば、地震現場、浸水地域、さらには原子力事故現場など、人間がアクセスすることが難しい潜在的に危険な地域を探索することで、救助活動に大いに役立つ大きな可能性を秘めています。」

△受賞研究者マルクス・ネミッツ
3Dプリント捜索救助ロボットの開発

このプロジェクトでは、ネミッツ氏は、機械知能、 3Dプリントされた流体回路、フレキシブルエレクトロニクスを融合したロボットの設計と製造の革新的な原理の開発に取り組んでいます。

機械知能はロボットの形状と材料特性を活用して予期しない状況に適応し、ロボットに必要な計算能力を大幅に削減します。

△2017年という早い時期に、WPIの研究者は、右から左に見たヘビのようなソフトロボット、柔らかく圧縮可能なアクチュエータを開発しました。2つのアクチュエータを一緒に配置することで、ヘビのようなロボットを横に動かすことができます。3つのアクチュエータを備えたモジュールにより、ロボットは頭を上げることができます。電子デバイスを備えた完全なモジュール。流体回路は、ロボット内の柔軟なチャネル内の流体の動きを誘導することで、外部刺激信号をコマンドに変換し、ロボットの機能を制御します。これらの回路はロボットの本体に直接埋め込むことができ、ロボットが曲がったりねじれたりしても機能し続けます。 Nemetz 氏の目標は、流体センサーに反応し、流体アクチュエーターを制御できる統合流体状態マシンを備えた 3D プリントロボットを開発することです。したがって、このプロジェクトでは、新しいタイプの補完的な流体ゲートと電気流体メモリ要素の開発に重点を置きます。

さらに、このプロジェクトでは、動的変形に対する耐性が非常に高い、柔軟で伸縮性のある電子機器を採用します。導電性インクとエラストマーを使用して、柔軟な電子回路と電気流体相互接続がロボットに統合されます。ロボット内の電子機器は、流体機能の選択、流体センサー機能の有効化、および流体メモリへのプログラムの書き込みにのみ使用されます。

ロボットの製造には市販の3Dプリンターと弾性繊維が使用される。実現可能性を確かめるために、ネミッツ氏はロボットの設計と3Dプリントにどれくらいの時間がかかるかを評価する予定だ。さらに、実験室モデルの洞窟システム内で指定されたターゲットに到達するロボットの能力も評価されます。

△WPIはロボット工学の学士号と関連大学院プログラムを有し、ロボット教育と研究の最前線に立っています。
「マイクやカメラなどのセンサーを搭載したこれらのロボットは、特に自然災害時に救助隊員の能力を高めるでしょう」とネミッツ氏は説明した。「緊急事態に迅速かつ動的に対応できるようにするには、革新を続け、新しい技術を開発する必要があります。ロボット工学はこの開発の最前線にあります。」

このプロジェクトの一環として、ネミッツ氏はウースター郡の女子高校生を対象にロボット工学の実践サマーキャンプも主催する予定だ。これは、WPI が 3D プリントロボット工学の新しい学部コースを開始する計画と一致しています。

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