オールインワンの 3D プリント方式により、走ったりジャンプしたり自律的に判断したりできるロボットをワンステップで構築できます。

この投稿は Bingdunxiong によって 2022-6-19 07:50 に最後に編集されました

Antarctic Bear の紹介: ロボットは、大きさに関係なく、通常は手足、電子機器、および能動部品を統合する一連の複雑な製造プロセスを必要とします。そのため、本来は一緒に属していなかった部品を組み合わせることで、重く、かさばり、弱くなります。 3D プリント技術を使用して統合することを検討できますか?

2022年6月19日、アンタークティックベアは、カリフォルニア大学（UCLA）のエンジニアが、一歩で歩行、操縦、ジャンプができるマイクロロボットを製造できる新しい設計戦略と3Dプリント技術を開発したことを知りました。

△UCLAのエンジニアが開発した3Dプリントの「メタロボット」は、歩く、操縦する、ジャンプするなどが可能
画期的な3Dプリント技術<br /> このマイクロロボットの製造に必要な機械および電子システム全体を、新しい 3D 印刷プロセスを使用して一度に形成できます。 3Dプリントされた「メタロボット」は、複数の機能を持つ人工アクティブマテリアル、つまり「メタマテリアル」のおかげで、推進、移動、感知、自己決定など、さまざまなタスクを実行できます。

印刷されたメタマテリアルは、センシング要素、モバイル要素、構造要素に大別でき、プログラムされると自動的に動きます。移動と感知のための内部ネットワークはすでに構築されているため、必要な外部コンポーネントはロボットに電力を供給するための小型バッテリーだけです。

3Dプリントされた圧電メタマテリアル格子が、UCLAで開発された「メタロボット」の基礎を形成します。
潜在的な用途<br /> まず、各ロボットは指の爪ほどの大きさで、チームはロボット内部にオンボードバッテリーとコントローラーを統合し、3Dプリントロボットの完全な自律制御を可能にしました。研究者らによると、このアプローチは、血管内の指定された場所まで移動して超音波を発することで体内の特定の標的部位に薬剤を送達できる自己操縦内視鏡や微小血管ロボットなど、既存のバイオメディカルロボットの設計方法を変える可能性があるという。

さらに、他の分野では、メタロボットは倒壊した建物などの危険な環境での検出タスクも実行できます。ロボットは狭い空間に素早く入り、安全レベルを評価することができ、最終的には閉じ込められた人々の捜索や救助に使用できます。

新しいロボット材料の開発<br /> UCLA で開発されたオールインワンアプローチの鍵となるのは、電界に応じて形状を変えたり移動したりできる新しい材料である圧電メタマテリアルの設計と印刷です。ロボット材料は、高速で曲げたり、屈曲したり、ねじったり、回転したり、拡張したり、収縮したりするように設計された複雑な圧電要素と構造要素で構成されています。研究チームはまた、ロボットの材料を設計するために使用できる方法を提案し、ユーザーが独自のモデルを作成し、材料をロボットに直接印刷できるようにしました。

△この研究はサイエンス誌に掲載されました。詳細については、「Design and Printing of Proprioceptive 3D Metamaterial Robots」（クリックすると移動します）をご覧ください。
「これにより、ロボット全体に駆動要素を正確に配置できるようになり、最終的にはさまざまな地形で高速かつ複雑で長時間の動作が可能になります」と、この研究の主執筆者であり、UCLA Zhengの付加製造およびメタマテリアル研究所の博士研究員であるHuachen Cui氏は述べた。

同氏はさらに次のように付け加えた。「双方向の圧電効果により、メタマテリアルは歪みを自己感知し、エコーや超音波で障害物を検知し、フィードバック制御ループを通じて外部刺激に反応して、ロボットの動き方、制御速度、移動先を決定することもできる。」

研究者たちは新しい技術を使って、異なる機能を持つ3つのメタロボットを構築し、実証した。あるロボットは周囲にランダムに配置された障害物を自律的に回避し、別のロボットは衝撃による接触を回避でき、3 つ目のロボットは起伏のある地形を歩行し、小さなジャンプも行うことができます。

この新しい 3D プリント技術は、将来ロボット工学の分野で重要な役割を果たし、そのようなロボットの急速な開発を可能にするのに役立ちます。

オールインワンの 3D プリント方式により、走ったりジャンプしたり自律的に判断したりできるロボットをワンステップで構築できます。

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