触覚を感知し、自己治癒するロボットが現実になりつつある

人間の皮膚は柔軟性があり、触り心地がよく、自己治癒力があるため、複製するのが難しいです。しかし、科学者の最新の発見により、ロボットの皮膚にそのような特性が与えられている。

柔軟性、耐圧性、触感性、自己治癒性があるのは生物の皮膚だけだと思っていませんか？最近の研究結果によると、ロボットの皮膚も同様の機能を備えており、人間の皮膚よりも優れた性能を発揮するそうです。

英国グラスゴー大学の研究者らは、グラフェンを使い、人間の手よりも触覚に敏感な電子ロボット皮膚を開発した。

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海外メディアの報道によると、グラスゴー大学のラビンダー・ダヒヤ教授は、新たに開発されたロボット皮膚は本質的に触覚センサーであり、科学者はこれを活用してより軽量な義肢や、より柔らかく自然な表面の皮膚を持つロボットを開発する予定であると語った。

このセンサーは、より柔らかいロボットやより感度の高いタッチスクリーンセンサーへの第一歩でもあります。

この低電力スマートロボットの皮膚は、グラフェンの単一原子層で作られています。この皮膚は 1 平方センチメートルあたり 20 ナノワットの電力を供給します。これは現在入手可能な最高品質の太陽電池に相当します。皮膚の光電池で生成されたエネルギーはまだ貯蔵できないが、エンジニアリングチームは未使用のエネルギーをバッテリーに移し、必要なときに使用できるようにする方法を研究している。

グラフェンは、これまでに発見された中で最も薄く、最も強く、最高の電気伝導性と熱伝導性を備えた新しいタイプのナノマテリアルです。優れた強度、柔軟性、導電性などの特性により、物理学、材料科学、電子情報などの分野で幅広い応用の可能性を秘めています。

光学特性の面では、研究データによると、単層グラフェンの可視光と近赤外光に対する垂直吸収率はわずか 2.3% です。

「太陽光を太陽電池を覆っている皮膚にどうやって浸透させるかが、私たちの本当の課題です」とラビンダー氏はアドバンスト・ファンクショナル・マテリアルズに語った。

「どんな光であっても、その98%が太陽電池に届きます」とダヒヤ氏はBBCに説明し、太陽電池で発電された電気が触覚を生み出すのに使われるという。 「その触覚は人間の皮膚よりも桁違いに優れています。」

皮膚はロボットアームに適切な圧力フィードバックを与え、物体を掴む力をより適切に制御できるようにし、壊れやすい卵でも安定して持ち上げたり置いたりできるようになります。

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「次のステップは、この研究の基盤となる発電技術を開発し、それを義手のモーター駆動に利用することであり、これにより完全にエネルギー自立型の義手を開発できるようになる可能性がある」とダヒヤ氏は語った。

さらに、この優れたロボットスキンは高価ではありません。ダヒヤ氏によると、新しいスキンの5〜10平方センチメートルのコストはわずか1ドルです。実際、グラフェンはロボットアームに鋭い触覚を与えるだけでなく、ロボットの皮膚の自己治癒を助けることもできる。

フューチャリズムによると、インドの科学者たちは、グラフェンが強力な自己修復能力を持っていることを発見した新たな研究をオープン・フィジックス誌に発表した。科学者たちは、この機能をセンサーの分野に応用し、ロボットが人間と同じ皮膚の自己修復能力を持つようにしたいと考えている。

従来の金属製ロボットスキンは延性が低く、ひび割れや破損が発生しやすい傾向があります。しかし、グラフェンで作られたサブナノメートルのセンサーが亀裂を感知できれば、ロボットの皮膚は亀裂がさらに広がるのを防いだり、修復したりすることもできる。研究データによると、亀裂が臨界変位閾値を超えると、自動修復機能が自動的に起動します。

「分子動力学シミュレーションを通じて、無傷の単層グラフェンと欠陥のある単層グラフェンの自己修復挙動を観察し、またサブナノメートルセンサーの亀裂を局所化するプロセスにおけるグラフェンの性能を観察したかったのです。」 インタビューで、論文の主著者であるスワティ・ゴーシュ・アチャリヤ氏は、「室温で、外部刺激なしで、グラフェンの自己修復挙動を観察することができました。」と語った。

インドの研究者らは、この技術は近いうちに次世代のロボットとして実用化される可能性があると述べている。