マサチューセッツ工科大学の研究者は、弾性のある人工筋肉を開発しました。
設計された小さな長方形のロボットエンジニアは、翼の助けを借りて移動します。それらは、柔らかい人工筋肉である誘電エラストマーアクチュエータによって駆動されます。それらは、2 つの非常に薄い電極の間に挟まれたエラストマーの層から作られ、柔らかいチューブに丸められます。電圧が印加されると、電極がエラストマーを圧縮し、その結果、ロボットは羽ばたきます。
微視的な欠陥がスパークを引き起こす可能性があります。エラストマーを燃やし、デバイスが故障する原因となります。このような問題を回避するために、エンジニアは「セルフクリーニング」を使用します。誘電エラストマーの損傷領域への高電圧の影響は、欠陥の近くにある電極セクションの切断につながります。その結果、問題のある領域は電極の残りの部分から分離され、人工筋肉は機能し続けます。
ダメージを受けた後の飛行能力の回復。ビデオ: Suhan Kim ら、Science Robotics
このプロセスの効率を改善するには、エンジニアは、電極を構成するカーボン ナノチューブの濃度を最適化しました。カーボンナノチューブが少ないほど、高温に達し、より簡単に燃焼するため、セルフクリーニングが改善されます。しかし、これはドライブの電力密度も低下させます。研究者は、適切なバランスがセルフクリーニングを促進し、デバイスの可動性を維持すると判断しました。
さらに、研究者は、レーザーで欠陥を取り除くことができます。レーザーは、外側の輪郭に沿ってより多くのダメージを正確にカットします。その後、エンジニアはセルフクリーニングを使用してわずかに損傷した電極を焼き尽くし、問題のある領域を分離して翼の飛行特性を回復させることができます。
翼が損傷したロボットの飛行。画像：MIT
一連の実験で、エンジニアはこの技術を使用すると、さまざまな怪我の後に飛行能力を回復できます。一方の翼の 20% が切断され、もう一方の翼に 10 個の穴が開けられたロボットは、セルフクリーニングの後、飛行を続けることに成功しました。この新技術は、実際の状況でのロボットの「持久力」を高めます。このようなデバイスの群れは、たとえば、火災時に倒壊した建物を検査するために使用できます。
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表紙：翼が損傷したロボット。画像：MIT