3Dプリントされた人工空気圧筋肉は、自重の1000倍以上の重量を支えることができる

3Dプリントされた人工空気圧筋肉は、自重の1000倍以上の重量を支えることができる
出典:科技日報



イタリアの研究者らは、必要に応じて伸縮できる3Dプリント構造からなる人工空気圧筋肉を設計・開発した。 Science Robotics によれば、これは 1 回の印刷プロセスで作られた 18 個の異なる GRACE (伸縮可能なアクチュエータ) で構成された空気圧ハンドです。

人工筋肉の創出は、ロボット工学の分野で追求されている目標の 1 つです。なぜなら、自然界では、筋肉組織は、急速で強力な収縮から小さく正確な形状変化まで柔軟に制御できる複雑な特性を持ち、非常に柔軟な動きも実行できるからです。個々の筋繊維は収縮することしかできませんが、複雑な筋肉構造内での特定の配置により、曲げ、ねじり、拮抗運動などの関節の変形が可能になります。

△ イタリアの研究者らは、単一の印刷プロセスを使用して製造された 18 個の異なる GRACE で構成された空気圧ハンドであるアクチュエータの汎用性を実証しました。画像提供: イタリア工科大学

今回、研究チームは、突破口を開こうと、単一の空気圧アクチュエータから始めました。各アクチュエータは、プリーツ付きのスピンドルと同様に、形状によって単純に拡張、伸長、収縮することができ、さまざまな材料とサイズを使用して 3D プリントおよび製造できる個別のユニットで構成されています。さまざまな GRACE が印刷され、複雑なアーキテクチャに組み立てられ、望ましいタイプの動作が実現されました。

研究者らは、これらのGRACEはさまざまなサイズで作ることができ、変形や強度に関する特性を変更でき、さまざまな材料や技術を使用して製造でき、製造する構造物に組み込むこともできると述べている。

研究者らは市販の3Dプリンターを使用して、1回の印刷プロセスで空気圧式ハンドを作成し、GRACEの特性を実証しました。空気圧ハンドを印刷するのに使用される材料は、さまざまなサイズと形状の 18 個の GRACE を含む柔らかい樹脂であるため、指を曲げたり、手のひらをひねったり、手首を回転させたりするのに必要な圧力はわずか数十分の 1 Pa です。空気圧ハンドは重さ約100グラムで、人間の手とほぼ同じ大きさです。

新しい設計により、空気圧ハンドは、材質に応じて、自重の 1,000 倍以上の重量を支えることができます。実際、異なる剛性の材料を使用し、これらのアクチュエータを構成する膜の厚さを変更することで、同じ収縮および伸長特性を維持しながら、生成される力と必要な圧力を増減することができます。
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