感知、決定、応答するロボットの折り紙ベースの統合

04 (Nanowerkニュース) ロボット工学者は、紙を折りたたむ古代の芸術に似た技術を使用して、薄くて柔軟なシートから自律型機械を開発してきました。 これらの軽量ロボットは、製造がより簡単で安価であり、保管と輸送が容易なようにコンパクトです。 しかし、高度なロボット機能 (環境の感知、分析、応答) を実現するために従来必要とされていた剛性の高いコンピューター チップは、薄いシート材料に余分な重量を加え、折り畳みを困難にします。 したがって、半導体ベースのコンポーネントは、ロボットが最終的な形状になった後に追加する必要があります。 現在、UCLA サミュエリ工学部の研究者が率いる学際的なチームは、半導体に頼らずにさまざまな複雑なタスクを実行できる、完全に折り畳み可能なロボットの新しい製造技術を作成しました。 研究結果を詳述した研究は、に掲載されました ネイチャー·コミュニケーションズ (「感知、決定、応答するロボットの折り紙ベースの統合」). どちらかのアンテナが障害物を感知すると方向を逆転できる、UCLA 主導のチームによって設計された折り紙にヒントを得たロボット。 (Wenzhong Yan, UCLA) 柔軟で導電性の材料をあらかじめカットされた薄いポリエステル フィルム シートに埋め込むことにより、研究者は、センサーやアクチュエーターと統合できる情報処理ユニットまたはトランジスターのシステムを作成しました。 次に、半導体の機能をエミュレートする単純なコンピューターの類似機能をシートにプログラムしました。 切断、折り畳み、組み立てが完了すると、シートは自律型ロボットに変化し、周囲の環境を正確に感知、分析、対応できるようになります。 研究者たちは、Origami MechanoBots の略で、ロボットを「OrigaMechs」と名付けました。 「この作業は、折り紙の折り方に基づく製造に関連する有利な属性を維持しながら、拡張された機能と自律性のレベルを備えた新しいクラスの折り紙ロボットにつながります」と、UCLA 機械工学の博士課程の学生である研究の筆頭著者である Wenzhong Yan 氏は述べています。 OrigaMechs は、折り畳みによって作成された機械的な折り紙の多重スイッチと、「AND」、「OR」、「NOT」などのプログラムされたブール論理コマンドの組み合わせから計算機能を引き出しました。 このスイッチにより、システムへの可変圧力と熱入力に基づいて電気信号を選択的に出力するメカニズムが可能になりました。 新しいアプローチを使用して、チームはシステムの可能性を実証するために XNUMX つのロボットを構築しました。

アンテナのどちらかが障害物を感知すると方向を反転する、昆虫のような歩行ロボット

両方の顎センサーが物体を検出すると「獲物」を包み込むハエトリグサのようなロボット

さまざまな幾何学的パターンの事前に設計された経路に沿って移動できる、再プログラム可能な二輪ロボット

両方の顎センサーが物体を検出すると、「獲物」を包み込むハエトリグサのようなロボット。 (画像: UCLA) ロボットはデモンストレーションのために電源につながれていましたが、研究者は、長期的な目標は、自律的な折り紙ロボットに、薄膜リチウム電池で駆動される組み込みのエネルギー貯蔵システムを装備することであると述べました。 チップを使用しない設計により、従来の半導体ベースの電子機器では機能しなくなる可能性のある極端な環境 (強い放射または磁場、強い無線周波数信号または高い静電気放電のある場所) で動作できるロボットが実現する可能性があります。 「自然災害や人災などの危険なシナリオや予測不可能なシナリオでは、折り紙ロボットが特に有用であることが証明される可能性があります」と、研究主任研究員であり、電気およびコンピューター工学の助教授であり、UCLA の研究室のディレクターでもある Ankur Mehta 氏は述べています。組み込み機器やユビキタスロボット向け。 「ロボットは特殊な機能向けに設計され、オンデマンドで非常に迅速に製造される可能性があります」と Mehta 氏は付け加えました。 「また、それは非常に遠い道のりですが、他の惑星には、これらのシナリオの影響を受けない探査ロボットが非常に望ましい環境が存在する可能性があります。」 この柔軟なカット アンド フォールド技術によって構築された組み立て済みロボットは、平らなパッケージで輸送できるため、スペースを大幅に節約できます。 これは、XNUMX 立方センチメートル単位が重要な宇宙ミッションなどのシナリオで重要です。 低コスト、軽量、簡単に製造できるロボットは、革新的な教育ツールや新しいタイプのおもちゃやゲームにもつながる可能性があります。

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• 情報源： https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=62741.php