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Tech 衝撃に弱いロボットの弱点を克服!ゴムでもプラスチックでもないMIT開発の新素材「PVM」、弾性と頑強性を併せもつ

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衝撃に弱いロボットの弱点を克服!ゴムでもプラスチックでもないMIT開発の新素材「PVM」、弾性と頑強性を併せもつ

小型のものから大型のものまで、これからロボットはますます私たちに身近な存在になっていくだろう。 マサチューセッツ工科大学の“Computer Science and Artificial Intelligence Lab...

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PVM小型のものから大型のものまで、これからロボットはますます私たちに身近な存在になっていくだろう。

マサチューセッツ工科大学の“Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL)”では、特殊なソフト素材を使うことでショックを吸収・保護するカスタマイズロボットを、3Dプリントで出力する試みに取り組んでいる。衝撃に強いだけでなく、より安全で正確な動作も可能にするという。

そもそも精密機械であるロボットは、どうしても落下や衝突の衝撃に弱く、故障の原因になりやすい。そこでよりソフトで衝撃を吸収する素材を用いたロボットの開発が期待されている。

だが、代表的なソフト素材であるゴムやプラスチックを、カスタマイズ設定して生産するには、メーカーの協力をあおぐ必要があり、コストもかかってしまう。そこで着目したのが3Dプリントの技術だ。

・弾性と丈夫さを併せもつ“PVM”素材


PVM3CSAILでは、独自のソフト素材“programmable viscoelastic material(PVM)”を開発。コントロール性、丈夫さ、物体がどのように動き反応するかという弾性を併せもつ、優れた機能性を実現した。

PVM素材には、あらかじめ分量や配置が決められた液体ポケットがあちこちに設けられており、これが物体の硬さや弾性を決定する。

プリンターからレイヤー別に異なる素材が出力され、UVライトが照射されると、“液体エリア”でない部分が固形化し、“液体エリア”は空洞のようになって取り残される。これらの最終形はもちろん希望のパターンにカスタマイズ設定することが可能だ。

・キューブ型の試作ロボット


テストで用いられたのはキューブ型のロボットで、頑強なボディ、2つのモーター、マイクロコントローラー、バッテリー、慣性測定ユニットセンサーのほか、4つの輪になったメタルストリップが搭載されていて、これが推進力を生み出すバネのような役割を果たす。すべての内部構造は新素材で包まれ、ショック吸収の能力がどれほどのものかテストされた。

PVM2結果、ロボットのあるものは非常に高く跳ね、他のものはほとんど跳ねなかった。跳ねにくいほうは、4倍の精度で目的箇所に着陸したという。

つまり、地面に伝わる衝撃エネルギーが半分以下になり、構造的な耐久性があるばかりか、動きの精度も高くなる。

・新素材は、安全ヘルメットやカメラ内部構造などにも活用が期待


耐久性があるのに衝撃に強い新素材は、ロボットの安全性、操作性の向上も期待できる。配達ドローンの飛行距離を延長させるほか、ランニングシューズや安全ヘルメット、カメラの複雑な内部構造、各種センサーなどにも活用できそうだ。

MIT shock-absorbing skin
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