MITの研究者による…腱を備えたロボット!

ロボット工学の世界では、機械の厳格な力と自然の調和のとれた動きの間には常にギャップがありました。一方、 ロボット 彼らは何トンものものを持ち上げることができますが、人間の体の特徴である繊細さと弾力性に欠けていることがよくあります。ただし、からの新たな進歩 と はそのギャップを埋め、エンジニアリングの最も根深い問題の 1 つである、結合を壊すことなくソフトとハードを結合する方法を解決します。

または ニュース それは単なる材料の改良ではなく、将来の機械の構築方法における根本的な変化です。 MITの研究者らは、柔らかい人工筋肉をロボットの硬い骨格に接続するために、人体構造を模倣した人工腱を作成することに成功した。

ロボット工学の「アキレス腱」

または ソフトロボティクス ロボットが人間にとってより安全で、敏感な物体と対話できることを約束する業界です。人工筋肉に使用される基本素材は、 ハイドロゲルは水を主成分とする高分子で、弾力性があり滑りやすい性質を持っています。

これまでの大きな問題は、これらの材料をロボットの硬い部分 (骨/骨格) に接合することでした。

• 接着剤は濡れた滑りやすい素材を保持できずに失敗しました。
• 機械的な関節（ネジ、釘）は圧力点で磨耗を引き起こし、「筋肉」の急速な破壊につながりました。

その結果、ロボットは実際の作業には脆弱すぎるか、関節の弾力性が失われていました。

自然の解決策: 単純な溶接を超えて

解決策を探していた MIT チームは、自然そのものである最高のエンジニアに頼りました。人間の体では、筋肉は骨に付着しているだけではありません。これらは腱によって接続されており、腱は柔らかい筋肉組織から硬い骨へと徐々に移行し、切れ目のない鎖を形成しています。

このロジックを適用して、研究者らは接合が表面的に行われない方法を開発しました。 分子的に。

新しいテクノロジーの仕組み

革新的なのは、ロボットの骨格を準備する方法にあります。科学者たちは、筋肉を骨に接着しようとするのではなく、次のことを行いました。

1. スケルトンを変更します。 特殊なポリマーから3Dプリントされたスケルトンを使用しています。
2. 化学処理: フレームはベンゾフェノンによる化学処理プロセスを経て、分子レベルで粘着性のある表面を作り出します。
3. マージ： ヒドロゲル（筋肉）が処理された骨格上に配置されると、ヒドロゲルポリマーが骨格ネットワークに浸透します。

簡単に言えば、筋肉と骨はただ結合するだけではなく、 触れた瞬間に一つの体となる、ちょうどそれが生物学的有機体で起こるのと同じです。これにより、圧力がかかっても剥がれたり壊れたりすることのない、非常に耐久性の高い接着が形成されます。

それがすべてを変えるから

この進歩の重要性は、MIT の研究室をはるかに超えて広がります。柔らかい材料と硬い材料の間に強力な結合を作り出す能力は、複数の分野で新たな地平を切り開きます。

1. 次世代補綴物

今日の義肢は機能的ですが、硬いです。ニュース テクノロジー 本物の腕や脚のように自然に動く義肢の構築が可能になり、衝撃を吸収し、ユーザーに優れた快適性を提供します。

2. 産業連携ロボット（コボット）

工場では、作業員の安全のためにロボットをケージ内に隔離する必要があることがよくあります。耐緊張性の人工筋肉を使用することで、ロボットが人間と一緒に作業し、重量物を持ち上げることができると同時に、偶発的な接触の場合には「柔らかく」なるロボットを見ることができます。

3. 探索ロボット

地震や洞窟探検の際に、部品が摩擦によって外れる心配をせずに、圧縮して狭い通路を通り抜けることができるロボットを想像してみてください。

驚きの耐久性

MIT チームが行った実験では明らかなことが明らかになりました。新しいリンクは疲労に対して非常に強いことが証明されました。何千サイクルもの動きと激しい緊張の後でも、人工筋肉と骨格の接続は無傷のままでした。実際、多くの場合、骨との結合が失敗する前にヒドロゲル材料自体が破損（引き裂き）し、「腱」がこの構造体の最も強い点であることが証明されました。