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Jul 31, 2023

生物からインスピレーションを得たミミズロボット: 地表下の惑星生命を探索するドロイド?

ジェノヴァの Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-イタリア工科大学) の研究者たちは、ミミズの生物学にヒントを得た新しいソフト ロボットを実現しました。

ジェノヴァの Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-イタリア工科大学) の研究者らは、ミミズの生態にヒントを得た新しいソフト ロボットを実現しました。ミミズは、空気が通過したり、空気が通過したりすると伸びたり縮んだりするソフト アクチュエーターのおかげで這うことができます。引き出された。 このプロトタイプは国際ジャーナル「Scientific Reports of the Nature Portfolio」に記載されており、地下探査だけでなく、限られた空間での捜索救助活動や他の惑星の探査のための装置開発の出発点となっています。

ジェノヴァの Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-イタリア工科大学) の研究者らは、ミミズの生態にヒントを得た新しいソフト ロボットを実現しました。ミミズは、空気が通過したり、空気が通過したりすると伸びたり縮んだりするソフト アクチュエーターのおかげで這うことができます。引き出された。 このプロトタイプは国際ジャーナル「Scientific Reports of the Nature Portfolio」に記載されており、地下探査だけでなく、限られた空間での捜索救助活動や他の惑星の探査のための装置開発の出発点となっています。

自然界には、ヘビ、ミミズ、カタツムリ、毛虫など、体の柔軟性と体の全長に沿って物理的な進行波を生成する能力の両方を利用して、さまざまな環境を移動して探索する動物の例が数多くあります。 動きの一部は植物の根に似ています。

自然からインスピレーションを得て、同時に新しい技術を開発しながら新しい生物学的現象を明らかにすることは、バーバラ・マッツォライ氏がコーディネートする BioInspired Soft ロボット工学研究室の主な目標であり、このミミズのようなロボットは彼女のグループによる最新の発明です。

ミミズのようなロボットの作成は、ミミズの移動力学の徹底的な理解と応用によって可能になりました。 彼らは筋肉層の交互の収縮を利用して、逆行性の蠕動波を発生させて土壌表面の下と上の両方に推進します。 彼らの体の個々の部分 (メタメア) には、力を発揮するための内圧を制御する特定の量の液体があり、独立した局所的で可変の運動パターンを実行します。

IITの研究者らはミミズの形態を研究し、ソフトロボットソリューションを作成することでミミズの筋肉の動き、一定の体積の体腔腔、剛毛のような毛（剛毛）の機能を模倣する方法を発見した。

研究チームは、ミミズの拮抗的な筋肉の動きを実現する蠕動ソフト アクチュエータ (PSA) を開発しました。 中立位置から空気が送り込まれると伸び、空気が抜かれると圧縮されます。 ロボットミミズの全身は、インターリンクで接続された 5 つの PSA モジュールを直列に接続して構成されています。 現在の試作品は長さ45センチ、重さは605グラム。

各アクチュエータには、既知の量の流体をカプセル化するエラストマースキンがあり、ミミズの一定量の内部体腔液を模倣します。 ミミズ部分は長手方向に短くなり、円周方向に広くなり、個々の一定容積チャンバーの長手方向の筋肉が収縮するにつれて半径方向の力を及ぼします。 拮抗的に、このセグメントは前後軸に沿って長くなり、周囲の筋肉の収縮に伴って周囲に薄くなり、その結果、軸に沿った貫通力が生じます。

各アクチュエータは、1 bar の正圧で最大 10.97 mm の伸び、0.5 bar の負圧で 11.13 mm の最大圧縮を示します。これは、単一のアクチュエータ モジュールで長手方向の力と半径方向の力の両方を生成できるという点でユニークです。

平面上でロボットを推進するために、ミミズの剛毛をヒントにした小さな受動的摩擦パッドがロボットの腹面に取り付けられました。 このロボットは、速度 1.35mm/s で移動速度が向上したことを実証しました。

この研究は、蠕動運動するミミズのようなソフトロボットを開発するための新しい方法を提案するだけでなく、さまざまな環境における生物からインスピレーションを得た観点から移動運動についてのより深い理解を提供します。 この技術の潜在的な用途は、地下探査、発掘、地下環境での捜索救助活動や他の惑星の探査など、広範囲に及びます。 この生物からインスピレーションを得た穴掘りソフト ロボットは、ソフト ロボット工学の分野における重要な前進であり、将来のさらなる進歩への扉を開きます。