蒸気作動式クレーンゲームの変形機能が示すソフトロボティクスの進化可能性

Tokyoサウジアラビアのキング・アブドゥラー科学技術大学の科学者たちは、化学蒸気に反応する小さな装置を開発しました。この新しい装置は、ビー玉サイズのボールを拾ったり置いたりすることができます。また、高価な材料を必要とせずに様々な作業を行うことができます。この発見は、7月12日にジャーナル「Chem」に発表されました。

ソフトアクチュエータは通常、曲げる、伸ばす、またはねじるといった特定の動きしかできません。しかし、この装置は蒸気にさらされると、曲げることも伸ばすこともできるという点で際立っています。これらの特性がこのデバイスをユニークなものにしています。

異なる蒸気に反応することができます。物体をつかみ、解放する機能を持っています。ポリマーマトリックスと分子ケージで構成されており、有機化合物である尿素を使用します。複数の水素結合を形成します。

アセトン蒸気に触れると、機械のクローは赤い綿玉を掴み、伸ばして箱に入れます。エタノール蒸気に触れると、その綿玉を箱から取り出します。金属やプラスチック製の装置とは異なり、このクロー機械は柔軟で異なる作業をこなすことができます。このような柔軟性は、精密農業、深海探査、ウェアラブル技術での用途において重要です。

この装置の重要なポイントはその素材にあります。ポリマーには尿素の分子構造が含まれています。尿素は多くの水素結合を形成できるため、形状を変えることができます。これにより、素材の特性を正確に制御することが可能になります。研究者たちは、蒸気の種類や量を調整することで、アクチュエータに複雑な動きをプログラムすることができます。

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KAUSTの化学教授であるNiveen M. Khashab博士がこの研究を主導しました。彼女は、この素材が分子間の相互作用により形状を変えることができ、そのサイズにしては非常に高度であると説明しています。このような能力はこれまで観察されたことがありません。その装置は、曲げたり、伸ばしたり、元の形に戻ったりと、複雑な動きをしました。

研究者たちは次に、クレーンゲーム機のエネルギー効率を調査する予定です。彼らは電気信号を生成する能力を確認します。これにより、柔軟なウェアラブル電子デバイスの開発が促進される可能性があります。彼らの目標は、アクチュエータの性能を向上させることです。

この研究は、より適応性があり多様な用途に対応できるロボットの開発に繋がる可能性があります。簡素な材料で複雑な作業を行う技術は重要であり、医療機器や産業用自動化の分野で新たな進展をもたらすかもしれません。効率的でコスト効果が高く、柔軟性に富むロボットの登場が期待されます。このクレーンゲーム機は、ソフトロボティクスの有望な進歩を示しています。

この研究は、キングアブドラ科学技術大学（KAUST）の資金提供によって行われました。