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Aug 16, 2023

皮膚の発育

ロボット システムは、人間の指に匹敵するセンシング機能が欠如しているという長い間課題にさらされてきました。 ロボットは自分の位置と強さの制御に優れていますが、次のような場合には困難を伴います。

ロボット システムは、人間の指に匹敵するセンシング機能が欠如しているという長い間課題にさらされてきました。 ロボットは位置と力の制御に優れていますが、重い物体の操作から繊細な物の操作に移行する際には苦労します。 一方、人間は、接触受容体の極度の感度と皮膚の神経終末の密度のおかげで、さまざまな物体にシームレスに適応する能力を備えています。

画期的な開発として、研究者たちは、任意の形状と圧力検出が可能な皮膚のような表面をロボット システムに提供するプロセスを作成しました。 柔軟性の高いセンサースキンは、指を含むさまざまな表面に接着できます。 このセンサー技術の飛躍は、ロボットが人間の繊細なタッチを実現する際に直面する大きなハードルに対処します。

研究者のSonja GroßとDiego Hidalgoは、ロンドンで開催されたICRAロボット会議で革新的な研究を発表しました。 彼らは、導電性の黒いペーストを液体シリコーンに注入するプロセスを開発しました。シリコーンが硬化しても、ペーストは液体のままで、シリコーン構造内に閉じ込められます。 これにより、シリコン構造の変形に伴う圧力の変化をセンサーが検出できるようになります。

このプロセスには、センサー構造をソフトウェアで設計し、3D プリンターを使用して製造することが含まれます。 このセンサーは多用途で、ほぼすべての物体に取り付けることができるため、ロボット工学や義肢に役立ちます。 センサーが押されたり伸ばされたりすると、電気抵抗が変化し、圧力または伸張レベルに関する情報が得られます。 この原理により、物体の相互作用の理解と義手の制御が可能になります。

研究者らは、プリンテッド エレクトロニクスと柔軟な材料を利用して、生産に適した設計のソフトタッチ センサーを実現しました。 導電性の黒色ペーストを液体シリコーンに注入することにより、シリコーン構造の変形により内部の液体に加わる圧縮力に応じて抵抗が変化するセンサーを作成しました。 研究者らは、柔軟な表面へのセンサーの直接印刷を実証しました。

このようなテクノロジーの将来の重要性は、ロボットがより安全でより意識的な方法で人間と対話できるようにすることにあります。 既存の視覚および音声システムによりロボットは周囲を移動し認識することができますが、接触は重要な感覚入力です。 タッチセンサーがなければ、ロボットは物体や人にかかる力を正確に測定できず、事故や物品の破損につながる可能性があります。 ロボットにタッチセンサーを組み込むと、ロボットの力を制御できるだけでなく、非言語コミュニケーションや物体認識能力も強化されます。

任意の形状と圧力検出を備えた皮膚のようなセンサーの開発により、ロボットは人間の触覚の器用さと敏感さを模倣することに一歩近づき、人間とロボットの相互作用とコラボレーションの新たな可能性が開かれます。