効率的かつ強力な、準拠した生体模倣の動作技術は、いつか人間と相互作用し、増強し、潜在的に統合する可能性のあるロボットシステムに必要です。
ノーザン・アリゾナ大らの研究チームは、安価なポリマーチューブから製造された流体駆動の筋肉のようなアクチュエータを開発、その成果をScience Roboticsに寄稿しています。
最初に、チューブを描画、微細構造の異方性を向上させた後に、チューブをねじることで、アクチュエータとして使用できるそうです。ツイストチューブはらせん状に巻かれ、リニアアクチュエータになっています。これらのリニアアクチュエータは、イタリアのパスタとの類似性に基づいて、カヴァタッピ人工筋肉と名付けられています。
引き抜いてねじった後、チューブ内に油圧または空気圧を加えると、らせん状の微細構造が局所的にほどけます。このねじれの解消は、コイル状の構成のらせんピッチの収縮として現れ、油圧または空気圧の活性化源を考えると、これらのデバイスは、作動帯域幅、効率、モデリングと制御性、および実際の実装に関して、同様の熱活性化作動技術を大幅に上回る可能性があるとしています。
論文では、カヴァタッピが初期の長さの50％以上収縮し、45％近くの機械的収縮効率を示すことを示します。また、カヴァタッピ人工筋肉は、それぞれ0.38J/kgと1.42kW/kgの最大比仕事と出力を示すことができることを示しています。この技術の継続的な開発は、将来さらに高いパフォーマンスにつながる可能性があるとしています。
[1] : Higueras-Ruiz, D. R., Shafer, M. W., & Feigenbaum, H. P. (2021). Cavatappi artificial muscles from drawing, twisting, and coiling polymer tubes. Science Robotics, 6(53).URL : https://robotics.sciencemag.org/content/6/53/eabd5383
