コーネル大学の研究者が開発した平面から3D形状に変形して移動する小型ロボット

Tokyoコーネル大学の研究者たちは、平らな状態から電気を加えることでさまざまな3D形状に変化して動く小型ロボットを開発しました。このロボットは1ミリメートルよりも小さく、切り紙技法を活用しています。切り紙技法は特定の切り込みを入れることで折り畳みを可能にします。形状を変える能力は、多数の小さな二酸化ケイ素パネルが非常に薄い動くヒンジでつながれている新しい設計から来ています。

主な特徴は次の通りです：

• 六角形のメタシート構造
• 約100枚の二酸化ケイ素パネル
• 200以上のヒンジ、各約10ナノメートルの薄さ
• 外部ワイヤーによる電気化学的活性化
• 最大40%の伸縮性

これらの新しいロボットは、従来の固定された形状を持つロボットとは異なり、形を変えることができます。この柔軟性により、さまざまな作業に適しています。たとえば、複雑な医療手術や、航空宇宙工学のために適応が求められる材料において有用です。

コーエンの研究室は以前、人工の小さな毛を使って水を動かし汲み上げる小型ロボットシステムについて研究を行いました。この以前の研究が、新しい切り紙ロボットの開発に役立ちました。この新しいロボットは、形を変えることで複雑な作業をこなすことができ、旧式のものよりも優れている可能性があります。柔軟性があるため、必要に応じて形を変えてさまざまな地形を移動できるのも利点です。

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チームは、より高度なメタシート技術の開発を計画しています。電子制御装置を追加することで、伸縮性があり電子的な素材を作ることが可能になります。これらの新素材は、刺激に対して素早く反応し、危険から遠ざかったり、圧力に対抗したりするような働きを見せることができます。この組み込まれた知能は、さまざまな分野に大きな変革をもたらす可能性があります。

その可能性は計り知れない。周囲の環境に応じて自らを変化させる小さな機械や、人間の体内でより効率的に移動する微細な医療デバイスを考えてみてください。これらのロボットは建設現場でも活用でき、多様な荷重に対応するために形状を調整したり、衝撃に迅速に反応することができます。

光からエネルギーを得て、さまざまな条件に応じて変化する材料を作り出すことで、新たな能力を持つ高度な材料が誕生するかもしれません。この進展は、材料と機械が区別しにくくなる未来をもたらし、科学と工学における新しい可能性を開くことにつながるでしょう。