指の関節みたいに折り曲がる「折り紙マイクロボット」が開発される

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Credit:University of Michigan Engineering
point
  • 折り紙を応用したマイクが開発される
  • 折り紙のように折り畳むことで形状を変化させ、複数のタスクを行える
  • 可動域は90°以上であり、1秒間に80回の素早い動作が可能

日本の折り紙は「薄い紙を折り曲げて立体を構築する」技術であり、その造形の美しさや応用性から海外でも高く評価されています。

米国ミシガン大学土木環境工学のエブゲニ・フィリポフ助教ら研究チームは、折り紙の技術を分析し応用することで、1cm以下のサイズの折り紙マイクを開発しました。

この折り紙は、折り紙のように状況に合わせて形状変化して様々なタスクをこなせるため、医療や人間が入り込めない空間での作業に適しています。

マイクの限界

Credit:depositphotos

マイクロボット」とは、自律移動可能な超小型のことであり、人間や大きなには入り込めない環境での作業が得意です。

しかしこれまでのところ、マイクは課題を抱えていました。

超小型サイズにするために自体を単純な構造にしなければならず、行える作業に限界があったのです。

例えば、私たち人間の手と指は複数の関節をもち、個々の関節を曲げたり伸ばしたりすることで、物を掴んだり、引っ張ったり、潰したりと様々な作業ができます。

もちろん実物サイズのハンドは作られていますが、同様の柔軟性や適応性を超小型に持たせることはできていなかったのです。

ところが最近、フィリポフ氏らの研究チームは、日本の折り紙技術を応用することで、変形し様々な作業が行える「折り紙マイク」を開発しました

折り紙のように動くマイク

Credit:University of Michigan Engineering

折り紙は非常に薄い金の層とポリマーの層から成り立っています。

金の層に搭載されたバッテリーから電流が流れ、熱が発生。その熱の作用によって折り紙のように折り畳むことが可能なのです。

これにより、従来の折り紙が必要とする外部刺激(身体の熱や磁場)には頼らずに、形状を変化させることができます。

電流の熱で折り紙のように変形する/Credit:University of Michigan Engineering

加えて、新しい折り紙の折り畳み可能角度は90°以上であり、広範囲の可動域を備えています。

また、折り畳む速度も他のマイクと比べて非常に素早く、可動域内を1秒間に80回動作できます。

つまり、折り紙は「可動域が広く、素早く動作可能な関節」を複数備えていることになります。まるで人間の手のようですね。

実際、折り紙はある形状でタスクをこなした後、別のタスクを行うために別の形状へと変形するのです。

指のように動かすことが可能/Credit:University of Michigan Engineering

フィリポフ氏も、この折り紙を「私たちから独立して駆動する手のようなもの」と述べています。

これは超小型サイズの手を遠隔で操作できるようなものです。適応能力の高いマイクは、体内で傷を修復したり、倒壊した建物内を捜査したり、災害の生存者を発見したりするのに役立つことでしょう。

今後、研究チームは折り紙の制御方法を改善し、実用的なアプリケーションの構築を目指します。

 

この研究は7月30日、「Advanced Functional Materials」に掲載されました。

Elastically and Plastically Foldable Electrothermal Micro‐Origami for Controllable and Rapid Shape Morphing
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202003741

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reference: techxplore / written by ナゾロジー編集部
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