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May 29, 2023

ソフトロボットを積層造形することで無駄を削減し、パフォーマンスを向上できる可能性がある

2023 年 5 月 17 日 この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされました。 編集者は、コンテンツの信頼性を確保しながら、次の属性を強調しました。

2023 年 5 月 17 日

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ハーバード大学ジョン・A・ポールソン工学応用科学大学院、カット・J・マカルパイン著

ソフトロボティクスには、剛性のロボットに比べていくつかの重要な利点があります。たとえば、空気室の膨張と収縮によって動作する柔らかい素材は、壊れやすい環境や人間の近くでも安全に使用できるという、固有の安全機能や、ロボットの適合を可能にする柔軟性などです。狭いスペースに。 繊維は、多くのタイプのソフトロボット、特にウェアラブルロボットを構築するための材料として選択されるようになりましたが、従来の「裁断して縫う」製造方法にはまだ改善の余地が多く残されています。

今回、ハーバード大学ジョン A. ポールソン工学応用科学大学院 (SEAS) の研究者らは、ソフト ロボット全体を総合的に「プリント」できる 3D 編み法を使用して、ソフト ロボットを積層造形するための新しいアプローチを確立しました。 彼らの研究は「Advanced Functional Materials」で報告されています。

「ソフトロボット工学コミュニティはまだ、より古典的な剛体ロボットの形状や機能を超えられる代替材料アプローチを模索している段階にあります」と、この論文の上級担当著者でハリー・ルイスとマーリン・マクグラスのロバート・ウッド氏は言う。 SEAS 工学および応用科学の教授。

「テキスタイルは、その構成繊維の選択と、それらの繊維がどのように相互作用するかによって、その構造特性を根本的に調整できるため、魅力的です」とウッド氏は言う。

「『カットアンドソー』方式を使用すると、布地素材の大きなシートを製造し、それをパターンに切断し、縫い合わせたり接着したりして組み立てる必要があります。これには通常、高度な人間の労働が必要です」と、筆頭著者のヴァネッサ・サンチェス氏は述べています。論文の著者であり、元博士号です。 ウッドの研究室の学生。 「すべての継ぎ目によりコストが増加し、潜在的な障害点が発生します。複雑なロボットデバイスの製造にとって、これは大きな課題となる可能性があります。」

サンチェスは、材料の無駄をほとんどせずにシームレスな衣料品を製造できる 3D ニットの概念に興味をそそられました。 彼女は、この方法を繊維ベースのソフト ロボットの作成に応用できないかと考えました。

チームはビンテージのパンチカード編み機を入手し、サンチェス氏はロードアイランド スクール オブ デザイン、パーソンズ スクール オブ デザイン、ファッション工科大学の編み物専門家とつながりました。

編みプロセスを自動化するために、サンチェス氏とチームは、編み機 (多くの場合、数十年前の機械) にさまざまな種類の糸から複雑な構造を作るように指示できるソフトウェアを開発する必要もありました。 「ある例では、ソフトウェア プログラムを使用して、自分のコンピュータをフロッピー ディスクであると機械に思わせる必要がありました」とサンチェス氏は言います。 最初の実験で有望な結果が得られた後、チームはより最新の自動マシンに移行しました。