サイエンスロボティクス：BASF CARAとカリフォルニア大学が協力し、3Dプリントソフトロボットデバイスを開発

2023年7月30日、Antarctic Bearは、BASFカリフォルニア研究アライアンス（CARA）とカリフォルニア大学サンディエゴ校（UC）の研究チームがソフトロボティクス技術に革命をもたらしたことを知りました。研究者の Yichen Zhai、Albert de Boer、Martin Faber、Rohini Gupta、Michael T. Tolley は、流体制御回路が組み込まれたデスクトップ 3D プリンターでモノリシックソフトロボットデバイスを製造することに成功しました。このプロジェクトでは、溶融フィラメント製造（FFF）技術とUltrafuse TPU素材を使用して、人が使用する際に安全性を確保する革新的なグリッパーを構築します。

この研究の詳細は、Science Robotics に最近掲載された「流体制御回路が埋め込まれたモノリシックソフトロボットデバイスのデスクトップ製造」というタイトルの表紙記事に記載されています。

関連論文リンク: https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adg3792
空気圧作動と手作業による成形/組み立てを伴う製造方法に依存する従来のソフトロボットと比較して、これらの新しいデバイスは 3D プリントを使用して製造されるため、手作業の必要性が減り、より複雑な構造の作成が可能になります。
FFF プリントされたソフトロボットでよく発生する課題は、実効剛性が高く、漏れが発生する可能性があり、これによって機能が制限される可能性があることです。これらの問題に対処するため、研究者らは、印刷プロセス中にアクチュエータに流体制御コンポーネントを埋め込むことで、柔らかく、漏れのない空気圧ロボットデバイスを製造する独創的な設計を考案しました。彼らは、完全な円を形成するように曲がることができるより柔らかいアクチュエータと、高圧の空気の流れを制御できる印刷された空気圧バルブを実現しました。
チームはさらにこれらのアクチュエーターをバルブと組み合わせて、電子機器を使用しない自律グリッパーを作成しました。このデバイスの注目すべき点は、16時間19分に及ぶ1回の連続した3Dプリントワークフローで製造されたことです。最終製品は後処理、組み立て、修理が不要で、高い再現性とアクセシビリティが保証されます。
同じ製造戦略は、センシングおよび制御回路が組み込まれた他の空気圧装置にも拡張できます。主要な設計ルールには、オイラーパスと呼ばれる単一の連続ツールパスを使用した印刷と、超薄壁の構造の作成が含まれます。その結果、シリコン成形部品に匹敵する低剛性構造が実現します。
製造されたグリッパーは印刷後すぐに使用可能で、オブジェクトを自動的に拾い上げて放す機能を備えています。同様のデスクトップ 3D プリンターを使用して簡単に複製できるため、製造業や農業などのさまざまな業界にとって魅力的なツールとなります。

BASF とカリフォルニア大学サンディエゴ校の協力により、革新的な製造方法が生まれただけでなく、新しい設計ルールも確立され、高性能で気密性の高い自律型空気圧装置が誕生しました。この進歩は、複雑なカスタムロボットを単一のモノリシック印刷プロセスで設計および製造できる、ソフトロボティクスの新時代の到来を告げるものです。

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