感度のある人工手

インテリジェントなワイヤーマッスルが高精度を実現

エンジニアのフィロメナシモーヌと、形状記憶ワイヤの筋肉を備えた人工手のプロトタイプ。 ©Oliver Dietze
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自然の例に従ってください:筋肉としてのインテリジェントワイヤは、人工の手に並外れた感性を与えます。 ドイツのエンジニアによって開発された技術により、柔軟で軽量なロボットハンドと新しい人工装具の両方が可能になります。 いわゆる形状記憶ワイヤもセンサー自体のように機能するため、人工の手は非常に正確な動きを行うことができます。

人間の手は完璧なツールです。非常に柔軟で、多用途で、適応性があります。 筋肉、靭帯、腱、骨、神経の完璧な相互作用は、このモデルに基づいて柔軟なツールを作成したいという科学者の間の願望を長い間目覚めさせてきました。 しかし、生産ラインのロボットなどの人工手は現在、多くの技術を必要としています。彼らは電気モーターや圧縮空気などの機器に依存しており、しばしば重く、騒々しく、高価です。 さらに、それらは多くの場合比較的柔軟性がなく、わずかな動きに合わせて調整されます。

筋肉としてのスマートワイヤー

そのため、ザール大学のSte​​fan Seelecke率いる研究チームは、新しいプロセスに依存しています。エンジニアは、ニッケルチタン合金の形状記憶を使用して、緊張してリラックスできる毛細線の手の筋肉を与えます。 形状記憶とは、ワイヤがその形状を「記憶」し、変形した後に再開することを意味します。

「ニッケルチタン合金のこの特性は、相転移に基づいています」とゼーレケは説明します。「ワイヤが温まると、電気が流れると、格子構造が変化し、筋肉のように収縮します。」このような「スマートワイヤ」を介して研究者の筋肉。 数本の撚り線が指骨をつなぎ、指の屈筋の前と伸筋の後ろにかかります。

ワイヤーバンドルは高速、強力、柔軟です

速い動きを可能にするため、研究者たちは人間の筋肉構造を例に、筋線維のような毛の細いワイヤーのいくつかをモデル化しました。 「バンドルはすばやく収縮し、再び長くなり、高い牽引力を伴います」とザールランド大学のエンジニアFilomena Simone氏は説明します。 これの理由は、単一の太いワイヤと比較して、そのようなワイヤ束のより速い冷却です。 「これにより、指の迅速で流movementな動きが可能になります」とシモーヌは説明します。 ディスプレイ

「形状記憶ワイヤは、他の方法に比べて大きな利点をもたらします」とゼーレケは言います。 他の機器を使用しないため、軽量で柔軟性があり、適応性があります。 さらに、それらは職場でノイズがなく、製造するのに比較的安価です。 「これらのワイヤは、既知の駆動機構の中で最高のエネルギー密度を持っています。 したがって、小さなスペースで強力な動きを実行できます」とゼーレケは言います。

追加のセンサーなしで快適

ワイヤーの別の効果:誰かが動きのシーケンスに介入すると、手は敏感に反応します。 人々は文字通り彼女と手を取り合って仕事をすることができます。 半導体チップには、複数のワイヤの相互作用で正確な動きを実行するために必要な制御が含まれています。

システムはセンサーなしで動作します。 「ワイヤ自体の材料にはセンサーの特性があります」とゼーレケは説明します。 「制御ユニットは、電気抵抗測定データに基づいて、いつでもワイヤの正確な位置を認識します」。 これにより、手と指を正確にポイントまで移動できます。 これらのセンサー特性は、人間の手の動きのパターンをさらに正確に再現するのにも役立ちます。

(ザールランド大学、2015年3月25日-AKR)