3Dプリントソフトロボットを設計製造する新技術

米国研究チームは3Dプリンタでソフトロボットを効率的に製造するための新しい設計方法を開発

米国パデュー大学の研究チームは、3Dプリンタを使用してソフトロボットを効率的に設計および製造することを可能にする新しい設計プロセスを開発し、その論文(3D-Architected Soft Machines with Topologically Encoded Actuation)発表した。

世界的に深刻化する高齢化社会。60歳以上の高齢者の数は、2050年までに現在の2倍以上になると予想されており、高齢者の数は世界中のすべての若年層を上回る数へと急速に増え続けている。これにより、病院や介護施設だけでなく、個人の家庭でも、24時間介護の必要性が高まっている。
圧倒的に不足することが予想される介護士の仕事をサポートまたは完全介護に対応できる介護(介助)ロボットの必要性が世界的に高まっている。

このような課題に対応するためパデュー大学の研究チームは、様々な用途に対応可能なソフトロボットの設計、製造、制御のための3Dプリントプロセスを開発している。

同研究チームの開発する設計プロセスは、以下の3つのステップから構成されている。
初めに、ユーザーがコンピューター支援によるプログラムからソフトロボットの形をした設計ファイルを作成する。次に、ソフトロボットのCADファイルに対し、様々な関節がどの方向に動くかを設定。任意の形状と動きが設定されたファイルは最後に、独自のアルゴリズムによって3Dプリント可能なファイル「3D Architected Soft Mmachine (ASM)」へと変換される。

生成されたASMは、Voronoi tessellationと3Dプリント技術を使用して造形され、ソフトウェア上から指定された動きを再現することができる。


生成された3Dプリント製ソフトロボット部品は、従来のロボット部品のようにサーボモーターやワイヤー類を必要とせず、900%(超高圧縮400%と伸張500%)以上伸縮し、元の形状に回復する能力を有する弾性を持ち合わせている。このプロセスにより、複雑で柔軟なASMを、より効率的かつ安価に製造することができるようになる。

この技術は、Purdue Office of Technology Commercializationを通じて特許を取得しており、研究者等は現在、商品化するためのパートナーを探している。


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