ポリアミド

2023 年 7 月 24 日の特集

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イングリッド・ファデリ著、Tech Explore

ここ数十年、ロボット工学者は自然や生物からインスピレーションを得て、ますます洗練されたロボットを開発してきました。 これらのロボットは、生物学的プロセスや動物の行動を現実的にエミュレートすることで、さまざまな環境をナビゲートし、非常に効果的な方法で現実世界の問題に取り組むことができます。

インド工科大学インドール校とインド工科大学ジョードプル校の研究チームは最近、クラゲのように見え、クラゲのように動く新しいバイオインスピレーションロボットを開発した。 International Journal of Intelligent Robots and Applications に発表されたこのロボットは、海洋生物を遠隔監視したり、水中で他の任務を遂行したりするために使用できる可能性があります。

「形状記憶合金（SMA）によって作動する新しい柔軟なポリイミドベースのソフトクラゲロボットが作製され、クラゲの脈動と回復プロセスが模倣された」とムラリダラン氏、サイニ氏らは論文で述べている。 「既存の SMA ワイヤ埋め込み触手の製造技術は、時間がかかり、人が疲れるプロセスです。提案された構造は斬新でコスト効率が高く、従来のモールドベースの方法と比較して非常に少ない時間で簡単に製造できます。」

ロボットを作成するために、ムラリダラン氏とサイニ氏らはまず、厚さ 75 μm のカプトン ポリアミド (ポリアミドベースのテープ) シートを、直径 25 cm のクラゲの体に似た対称構造に切断しました。 次に、この構造の特定の位置に、後で SMA ワイヤを挿入する穴を開けました。

SMAは、変形後に熱に反応して元の形状に戻るという興味深い特性を持つ金属です。 研究者らはロボットに、デバイス、ケーブルコネクタ、その他の電子部品の製造に一般的に使用されるニチノールと呼ばれるSMAを使用した。

ニチノールはクラゲのような構造にあらかじめ開けられた穴に挿入され、追加のポリアミドテープがロボットの本体の上に貼り付けられ、ワイヤーを所定の位置に固定しました。 次に研究者らはゴム紐を使って各触手の端をロボットの体の中心に接続した。

「提案されたクラゲ構造の挙動は、SMA ワイヤの直径と周波数を変えて研究されました」と Muralidharan 氏、Saini 氏らは論文で述べています。 「模倣中のクラゲの触手の変位と速度が測定されました。SMA 埋め込み構造の温度モデリングとビーム曲げ理論を使用したたわみモデリングが実行されました。さらに、クラゲの模倣の予備シミュレーションが Ansys Fluent で実行され、推力が計算されました」戦力は評価されました。」