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Jul 15, 2023

インフレータブルドローンの鳥

アリゾナ州立大学 購読すると、当社の利用規約とポリシーに同意したことになります。いつでも購読を解除できます。 衝撃を与えたマグニチュード 7.8 の地震などの壊滅的な出来事の後

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2023年2月6日にトルコとシリアを震撼させたマグニチュード7.8の地震などの大惨事の後、捜索救助活動は時間との闘いとなっている。

緊急対応チームにとって、生存者が閉じ込められる可能性がある建物の瓦礫の隙間や開口部を迅速に特定し、天然ガスの漏洩、本水の浸水、不安定なコンクリートスラブなどの潜在的な危険が生存者をさらに危険にさらす前にそうすることが重要です。 。

生命の兆候を検出するには、熱画像装置や高感度の盗聴装置などのハイテクツールを使用できます。 小型空中ドローンを配備して、アクセスできないエリアを探索することもできます。 それでも、現在の設計は脆弱であるため、損傷を受けやすく、その使用が制限されています。

今回、アリゾナ州立大学のロボット工学チームは、インフレータブルフレームを備えたこの種初のクアッドロータードローンを設計し、テストした。 ユニークな点として、その剛性は調整可能であり、予期せぬ衝突による衝撃を吸収し、予期せぬタップや衝撃から回復することができます。

より深い理解を得るために、Interesting Engineering (IE) は、研究論文の責任著者の 1 人である Wenlong Zhang 教授にインタビューしました。

張氏は、環境との接触を避けることから焦点を移さなければならないと述べた。 同氏は、ドローンがさまざまな仕事を実行するには、周囲と物理的に相互作用できなければならないと主張する。

さらに、柔らかいボディは、不安定な物体に止まるなどの動的な操作に必要な材料のコンプライアンスを提供するだけでなく、衝撃力を吸収して衝突に対する堅牢性を提供します。

さらに説明すると、止まり木は制御された衝突の一形態と見なすことができます。 鳥が木の枝や他の構造物に着陸して定着するとき、鳥は基本的にそれらに衝突し、その勢いを吸収するために足を曲げます。 柔軟な関節と軟組織が衝撃力を吸収します。 一方、足には受動的な腱ロック機構があり、その位置を維持するために余分な筋肉エネルギーを費やすことなく、凹凸のある表面をつかむことができます。

ハエのような小さな昆虫でさえ、衝突と止まり木の両方のテクニックを利用しており、その柔軟な体は衝撃の力を軽減するのに役立ちます。

「（私たちは）シャーシが膨張可能なビームになっている『ソフト』ドローンを設計しました」と Zhang 氏は IE に語った。 研究チームの論文では、これは SoBAR (軟体の空中ロボット) と呼ばれています。

「アクチュエーター内の空気の量を制御することで、シャーシの剛性を調整して衝突に対する反発力を実現できます」と彼は付け加えた。

「さらに、エネルギーを消費せずにドローンが物体に止まるためのグラスパーを設計するために、インフレータブルビームと『双安定』素材（板金、巻尺を思い浮かべてください）を統合しました。」

双安定とは、電力を必要としない 2 つの静止状態、つまり開いた状態と閉じた状態で存在するグラスパーの能力を指します。 着地すると、素早くパチンと閉じて、さまざまな形状や寸法の物体にしっかりと付着することで反応します。

「（私たちのドローンは）ほとんど何にでも止まることができます。また、双安定材料は止まり木を保持するための電力を供給するアクチュエーターを必要としないことを意味します。エネルギーを消費せずに閉じてその状態を維持するだけです」とチャン氏は明らかにした。前の発言。

論文によると、新しいドローンのグラスパーは、衝撃エネルギーを吸収し、閉じた形状のグリップに変換することで、この「スナップスルー座屈」機能を実行します。 さらに良いことに、約 4 ミリ秒 (ms) 以内にさまざまなサイズや形状に適応できると主張しています。

「その後、必要に応じてグリッパーを空気圧で格納することができ、ドローンはそのまま離陸することができます」とZhang氏は付け加えた。

「これを可能にする技術は、空気圧駆動の繊維アクチュエーターです。私たちのチームは、過去数年間、繊維で作られたアクチュエーターに取り組んできました」と彼はIEに語った。

空気圧駆動の繊維アクチュエーターは、加圧空気を使用して繊維ベースの材料に動きを生み出すソフトロボットデバイスです。 これらは、生地や繊維などの繊維素材と、素材を膨張または収縮させて動きを実現する空気圧システムを統合することによって作られています。