ポップカルチャーでは、ロボットは冷酷で金属的で威嚇的なものとして描かれ、思いやりではなく支配のために作られていると描かれてきました。しかし、ジョージア工科大学では、ロボット工学の未来はよりソフトでスマートで、役立つように設計されています。
「人々がロボットについて考えるとき、通常次のようなものを想像します。 ターミネーター または ロボコップ：大きくて、堅くて、金属でできています」と言いました。 ホン・ヨ、GP「バド」ピーターソンとヴァレリー・H・ピーターソン教授 ジョージ W. ウッドラフ機械工学科。 「しかし、私たちが開発しているのはその逆です。これらの人工筋肉は柔らかく、柔軟性があり、反応性が高く、機械というよりも人間の組織に似ています。」
ヨー氏の最新研究は、 マテリアルの地平線では、インテリジェントな制御システムと組み合わせた、本物のような素材で作られた AI を活用した筋肉を探索します。このテクノロジーは身体から学習してリアルタイムで適応し、自然で応答性が高く、回復をサポートするのに十分な安全性を感じる動きを生み出します。
考える筋肉、感じる物質
従来のロボット工学は鋼鉄、ワイヤー、モーターに依存していましたが、人間の動きの微妙なニュアンスを捉えることはほとんどありませんでした。ヨー氏の研究は異なるアプローチをとっています。彼は階層構造の繊維を使用しています。これは、筋肉や腱と同じように、層を重ねて構築された柔軟な素材です。彼らは感知し、適応し、さらには以前にどのように動いたかを「記憶」することができます。
Yeo は、機械学習アルゴリズムをトレーニングして、タスクごとに適切な量の力または柔軟性で柔軟な素材をリアルタイムで調整します。
「これらの筋肉はコマンドに反応するだけではありません」とヨー氏は言う。 「彼らは経験から学びます。彼らは適応して自己修正することができるので、動きがよりスムーズで自然になります。」
その研究の結果は非常に人間的なものです。脳卒中や四肢の喪失から回復中の人にとって、意図的な動作のひとつひとつは強さだけでなく、自信、独立心、自己感覚を再構築します。
自由を取り戻すグローブ
最初の実世界への応用例の 1 つは、人工筋肉を動力源とする義手手袋です。 (に掲載されました ACSナノ、2025年)、機械的なツールというよりもむしろ助け手のように動作するデバイス。従来の義足は硬いモーターとあらかじめ設定された動きに依存していますが、Yeo のデザインは本物の筋肉の自然な授受を反映しています。
グローブの内側では、伸縮性のある繊維とセンサーの薄い層が、着用者の意図に合わせて収縮、ねじれ、屈曲します。このグローブは握力を微調整し、震えを軽減し、ユーザーの動きに即座に反応して、日常生活に器用さを取り戻すことができます。
このような精度は、ボタンを締める、グラスを持ち上げる、子供の手を握るなど、最も小さな作業において最も重要です。
「これは単なる運動ではありません」とヨー氏は言う。 「それらは自由です。」
ヨーにとって、動きを通じて自由を回復するという考えは、最初から研究の原動力となってきました。
喪失に根ざした使命
ヨーの作品は非常に個人的なものです。 彼の生体医工学への道は喪失から始まりました。ヨーがまだ大学に在学中に父親が突然死したのです。その瞬間、彼の目的意識が再構築され、動く機械から治癒する技術へと焦点が変わりました。
「最初は車のデザインを考えていました」と彼は言う。 「でも、父の死後、私は少し目覚めました。もしかしたら、誰かの命を救うために何かできるかもしれません。」
その目的は今後も導き続けます 今日の彼の研究室の仕事、人々が失ったものを取り戻すのに役立つテクノロジーを構築しています。
ただし、そのビジョンを達成するには、エンジニアリングの最も困難な課題のいくつかに取り組む必要があります。
ソフトマシン、ハード問題
本物のような筋肉を作るのは簡単ではありません。柔らかくても強く、反応が良くても安全である必要があります。そして、体の免疫システムを刺激することを避けなければなりません。それは、体内で生き残ることができる材料を構築し、そこに属することを学ぶことを意味します。
「私たちは機能だけでなく適応性についても常に考えています」とヨー氏は言います。 「もしそれが誰かの体の一部になるなら、それは彼らに敵対するのではなく、彼らと協力しなければなりません。」
彼のチームはこれらの合成繊維を精密機器のように調整し、体の自然な動きと同期して機能するまでテスト、調整、再調整を繰り返します。時間が経つにつれて、彼らは一種の「筋肉の記憶」を発達させ、変化する状況に流動的に適応します。その動的な適応性こそが、機械と真に生きていると感じられる義足とを分けるものである、とヨー氏は説明した。
コラボレーションからイノベーションへ
この複雑な問題を解決するには、複数の分野が必要です。それには、コラボレーションのエコシステム全体が必要です。 Yeo の研究室には、機械工学、材料科学、医学、コンピューター サイエンスの専門家が集まり、よりスマートで安全なデバイスを設計しています。
「この種の問題を単独で解決することはできません」と彼は言いました。 「ポリマー、人工知能、生体力学など、すべてが連携して機能する必要があります。」
この協力モデルは、国立科学財団 (NSF) によってサポートされています。 国立衛生研究所、ジョージア工科大学の 物質とシステム研究所。 2023 年に、ヨーは NSF助成金300万ドル スマート医療技術を構築する次世代のエンジニアを育成する。
彼のチームは現在、医療提供者や業界パートナーと緊密に連携して、これらのデバイスを研究室から患者の生活に届けています。
感じられる未来
ヨー氏によれば、ロボット工学の未来は、パワーや複雑さによってではなく、感触によって決まるという。
「異物だと感じられれば、人々はそれを使用しないでしょう」と彼は言いました。 「しかし、それが自分の一部のように感じられるなら、それが本当に人生を変えることができるときです。」
それはその逆です ターミネーター、そこでは機械が私たちに取って代わります。ヨーは、私たちが自分自身を取り戻すためにこれらのマシンを設計しています。
#ジョージア工科大学のソフトロボティクスがターミネーターの台本をひっくり返す