「ガリンスタン」製の小型ロボットは、(ミニチュア) ヒョウよりも速く走ることができます。

ヨハネス ケプラー大学 (JKU) の科学者たちは、ソフトで操縦可能なロボットを作成しました。 水泳そして高速ジャンプ。 テスト中、ロボットは 70 BL/s (1 秒あたりの体の長さ) の速度を達成しました。 これらの結果は驚くべきものです。 チーターでさえ (地球上で最速の陸上動物) 走ることさえできます 23BL/秒. しかし、ロボットはミリメートル スケールのボディを持っているため、絶対的な速度記録を期待しないでください。これらの小さなマシンは、おそらく地球上で最速のソフト ロボットであるにもかかわらずです。

ソフト ロボットは、工場、レストラン、サイエンス フェアで見かける従来のロボットとは異なります。 造られた 柔軟な素材を使用 ポリマーと同様に、形状記憶合金 (これらの合金は温度の変化で形状が変化します)。 柔らかい素材でロボットの操作が可能 似たような方法で 生きている生物（または生きている組織）に。 対照的に、従来のロボットは、プラスチック、アルミニウム、金属などの固体材料で作られています。

長い間、科学者たちは十分な速さでソフト ロボットを作ろうとしてきました。 過酷な環境での作業 他の機械が動かない場所。 これらのロボットは、医療分野で重要な役割を果たす可能性があります。 たとえば、超高速ロボット工学は、大腸内視鏡検査などの侵襲的な方法に取って代わる可能性があります。 医師は、迅速なソフトロボティクスを使用して、従来の診断ロボットでは検査が困難な身体器官 (胃など) の異常をチェックできます。

超高速ロボットを構築する

超高速ロボットは、ガリンスタンと呼ばれる液体金属合金を使用して作られています。 スズ（Sn）、ガリウム（Ga）、インジウム（In）で構成されています。 ガリンスタンは、ソフト ロボットの作成には一般的に使用されません。 それらは主にでできています シリコンプラスチック. この研究の筆頭著者であり、JKU のソフトマター物理学者である Guoyong Mao 博士に尋ねたところ、彼は Ars Technica に次のように語っています。柔らかく変形可能なコイルを構築するのに役立ちます。” .”

研究者たちは液体金属を使った 3D印刷技術 ガリニスタンコイルを形成する。 これらの 3D プリントされたコイルは、状態を制御するアクチュエータと一緒に保持されるエラストマー ケーシングに埋め込まれました。 これにより、迅速な作動と推進力を提供できるコイル スタイルの軟電磁ロボット (SEMR) が得られます。 研究者はまた、ロボットが移動する柱に応じて、L 字型または鋸歯状の足をロボットに装備しました。

SEMR はリチウムポリマー電池で駆動され、その超高速動作は電磁アクチュエータ (電気エネルギーを機械エネルギーに変換するコンポーネント) によって駆動されます。 アクチュエータは磁気応答コンポーネントであるため、一定の磁場を使用して高速移動ロボットを簡単に制御できます。 テスト中、つながれたロボットは、平面上で 35 BL/秒、折り畳まれた 3D 表面上で 70 BL/秒の速度で移動できました。 さらに、水中でのテストでは、4.8 BL/秒で泳ぎました。 「これはロボット工学における新しく有望な技術であり、将来に大きな可能性を秘めていると考えています。これほど多くのタスクを高速で実行できる、柔らかい機能材料を使用した同様の技術を見つけることができませんでした。 」とマオは言った。

超高速ロボティクスの未来

研究チームはまた、拘束されていないソフト ロボットのプロトタイプを使用して速度テストを実施し、毎秒 1.8 体の長さ (BL/s) の水泳速度と 2.1 BL/s の最大走行速度を達成しました。 研究者は現在、拘束されていないロボットの効率と性能を改善することを計画しています。

マオと彼のチームはまた、よりミリスケールのSERMを開発するために、 3D液体印刷 将来、より大型の超高速ロボットへの道を開く可能性があります。

ソフトロボットにはさまざまな種類があります。 私たちを助けることができる人もいます プラスチック廃棄物の除去 海から、他の人は私たちに任せることができます 暖かい勉強 月と火星の砂漠。 速度は、これらすべてのソフト マシンにとって大きな制限要因です。 超高速 SEMR の背後にある技術は、この限界に対処する可能性を秘めています。

ネイチャー・コミュニケーションズ、2022年。DOI: 10.1038 / s41467-022-32123-4 (DOIについて)

Robindra Brahambhat は経験豊富なジャーナリスト兼映画製作者です。 彼は科学と文化のニュースを担当しており、過去 5 年間、世界のさまざまな地域で活動している最も革新的な通信社、雑誌、メディア ブランドと積極的に協力してきました。