さまざまな形状になるようにプログラムできる軟磁性ピクセル ロボット

Day6
こちらはロボットの要素技術。期せずして３日間連続してソフトロボット関連のネタになりました。
磁性体を使って自由自在に形を変えたり、固くしたり柔らかくしたりする技術を確立しようというもの。アニメ・映画のトランスフォーマーを思い出しますねー。磁性体の一番の課題は磁化技術と磁力の維持だと思ってます。可能性はめちゃくちゃある一方で実現可能性が今時点では低い。宇宙で使われるロボットの様に一定期間だけとかなら良いのかも？

磁性ソフトロボットは、磁場が適用されると形状を変えたり異なるアクションを実行したりするシステムです。これらのロボットには、ワイヤレス駆動、高い柔軟性、無限の耐久性など、多くの有利な特徴があります。

将来的には、環境監視やリモートでの生体医学的手順の実行など、人間を支援するためにマイクロスケールの磁性ソフトロボットが様々な場面で実装される可能性があります。しかし、これまでに開発されたシステムのほとんどは、単純なタスクのみを完了し、限られた数の形状を取ることしかできません。

中国科学院の研究者たちは最近、形状プログラム可能な磁性ソフトロボットを作成するための新しい技術を考案しました。arXivに予備公開され、CCIR2021カンファレンスで発表された論文で概説されているこの技術により、彼らは形状を変更し、様々なアクションやタスクを完了することができる、磁性ピクセルに基づいた新しいロボットを作成することができました。

「ソフトロボットが、ソフトまたはハードな磁性材料に基づいているかに関わらず、ほとんどの場合、磁化プロセスは製造プロセスと結びついています」と、研究を行ったラン・ジャオ氏はTechxploreに語りました。「つまり、ロボットは従来の制御ユニットを備えたロボットのように機能の再構成をプログラムを通じて実現することはできません。これは、磁性ソフトロボットが実世界の設定で適用されるまでには長い道のりがあることを意味します。」

ジャオ氏と彼の同僚が導入した新しいアプローチは、繰り返しプログラム可能な磁性ソフトロボットの作成を可能にします。このアプローチの背後にある主要な原則は、ロボットの製造に使用される磁性粒子を相転移材料で包むことです。

「温度を変えることで、必要に応じて磁化プロファイルを繰り返し“書き込み”や“消去”ができます」とジャオ氏は説明しました。「私たちのアプローチを使用して、プログラム可能な磁性ソフトロボットを製造しました。エラストマー内の磁化プロファイルを変更することで、ロボットは異なる応答アクションを生み出すことができます。」

ジャオ氏と彼の同僚が作成したロボットは、液体金属とネオジム磁石（NdFeB）を含む磁性ピクセル、およびシリコン製の弾性マトリックスから構成されています。研究者たちは、レーザー支援加熱というプロセスを使用して、個々の磁性ピクセルを磁化しました。

「私たちのソフトロボットの応答アクションと機能はプログラミングによって再構成可能です」とジャオ氏は述べました。「単一のピクセルや複数のピクセルを独立した磁化プロファイルとして使用することができます。したがって、私たちのロボットのスケールは広範囲にわたることができます。磁性ピクセル間に可撓ヒンジを追加することで、ソフトロボットに独特の硬化機能を持たせることができます。」

研究者たちが作成したロボットは、「剛体」モードに切り替えることで固定形状を維持できます。さらに、その磁化と剛性は簡単にプログラム可能です。

「私たちが開発した技術により、磁性ソフトロボットは機能を再構成し、ソフトフォームと剛体フォームの間を自由に切り替えることができ、異なるタスクの要件に対応できます」とジャオ氏は述べました。「磁性ソフトロボットはある程度の"知能"を持っており、実行できるタスクの範囲が大幅に拡大されました。」

将来的には、この磁性コーディング技術を使用してソフト磁性ロボットを作成することができます。ジャオ氏と彼の同僚たちはすでに、折り紙構造に基づくいくつかの磁性ソフトロボットを作成することで、その可能性を実証しています。

彼らの研究は、磁性、再利用可能でソフトなロボットを大規模に製造する可能性を強調しています。これらのロボットは、環境監視、薬物輸送、体内サンプリングなどの用途に特に役立つ可能性があります。

「次のステップとして、ロボットのサイズをさらに小さくし、3D構造を設計しようと考えています」とジャオ氏は付け加えました。「私たちは、ユニバーサル技術の開発が、マイクロ磁性ソフトロボットをできるだけ早く実験室から商業アプリケーションへと導くのに役立つと信じています。」

**詳細情報：**ラン・ジャオ、ハンチェン・ヤオ、ホウデ・ダイ、形状プログラム可能な磁性ピクセルソフトロボット。arXiv:2111.00422v2 [cs.RO]、[arxiv.org/abs/2111.00422](https://arxiv.org/abs/2111.00422)

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