人工筋肉の夜明け
2022年08月25日 [からだのこと]
お疲れ様です。院長です。
8月25日の木曜日でございます。
ボチボチ夏の疲れがドッと出る頃ですねぇ。
今年はホントにアホみたいに暑かったですから、疲れましたよね。
雨も多かったしねぇ。
地球の環境がかなりバグってきてるのが良く分かった夏ですな。
では、今日のネタですが、人工物の技術がみるみる向上し、ついに生体の筋肉より強力で柔軟性のある人工筋肉素材が開発されたそうなんです。
生物のようなにしなやかに動作するソフトロボットには、生物のように機能する人工筋肉が望ましいわけで、米国の研究グループが、生体の筋肉より強力かつ柔軟な人工筋肉素材を開発しました。
スイッチのオンオフに合わせて伸縮する様子は、心臓の鼓動を連想させるほど生き物っぽい出来なんだそうです。
また自重の20倍もある球を跳ね飛ばしたり、クラゲ型ロボットにジャンプさせたりするような力強さも兼ね備えています。
これを見れば、未来のソフトロボットが、どのように動作するのか、きっとイメージできるでしょう。
人工筋肉として使われる素材は、機械的なエネルギーを出力でき、強い歪みにも耐えられる丈夫さがなければなりません。
つまり繰り返し使われても、きちんと形状と強度を保ち続ける必要があるわけですな。
こうした条件を満たしそうな候補はいくつもあるにはあるんですが、特に注目されるのが「誘電エラストマー」という高弾性エネルギー密度軽量素材なんだそうです。
誘電エラストマーは、電気活性高分子と呼ばれる天然、あるいは合成の物質で、電場の刺激で大きさや形状が変化する分子で構成されています。
電気エネルギーを運動エネルギーに変換してくれるので、「アクチュエーター（エネルギーや電気信号を、物理的運動に変換する機械要素）」として利用できます。
誘電エラストマーは一般に、アクリル系とシリコン系にわけられます。
この二つ、どちらも一長一短で、アクリル系は強い歪みにも耐えらえるんですが、あらかじめ引き伸ばしておく必要があり、柔軟性に欠けます。
一方、シリコン系は、生産しやすいという利点はありますが、アクリル系ほど歪みに強くないと…。
そこで今回、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の研究グループは、市販の化学物質を紫外線で硬化させることで、アクリル系誘電エラストマーを強度や耐久性はそのままに、より柔軟かつ調整可能な素材に改良することに成功したわけなんです。
「加工可能高性能誘電エラストマー（PHDE）フィルム」は、アクリル酸によって水素結合がうながされるため、より動きやすくなっている一方、ポリマー鎖間の架橋を調整することで、より柔らかく柔軟に仕上がっているとの事です。
これを2本の電極で挟めば、電気エネルギーを運動エネルギーに変換するアクチュエーターになります。
1枚1枚のPHDEフィルムの厚さと重さは、人間の髪の毛（厚さ35μm）ほどだそうで、何枚も重ね合わせれば、まるで筋肉のように動いてくれます。
その出力は小型ロボットやセンサーを動かすには十分なほど力強いもので、生体の筋肉よりも強い圧力を発揮し、それでいて10倍も柔軟なんだとか…。
一般に多層構造の軟質フィルムは、液体の樹脂を硬化させる「濡れた生産法」で作られます。
ですが、このやり方では、各層が均一にならず、アクチュエーターとしての性能が低下してしまうというマイナス点がありました。
このため、これまで誘電エラストマーを使ったアクチュエーターは単層のものしかなかったわけなんです。
一方、今回のPHDEは「乾いた生産法」で作られているそうなんです。
つまり、ブレードを使ってフィルムを積層し、紫外線で硬化させるという手法だそうで、こうすると各層が均一になり、アクチュエーターとしてのパワーが増すと言う事です。
だからPHDEは、これまで以上に複雑な動きに対応できるわけなんですね。
例えば、動画のようにクラゲのようなロボットにジャンプさせることができますし、自重の20倍も重い球をパッと上空へ弾き飛ばすこともできます。
また電圧をオンオフすることで心臓のように伸縮するその様子は、いかにも生物で、人工筋肉を内蔵した未来のソフトロボットがどのように動作するのかイメージさせてくれます。
PHDEを利用すれば、ソフトロボットの移動性能や耐久性を改善させることが可能で、触覚のあるウェアラブルデバイスやハプティックデバイスも誕生するかもしれません。
また今回の乾いた製造プロセスは、マイクロ流体技術・組織工学・微細加工など、ほかのフィルム軟素材に応用できる可能性もあるとのことで、今後の研究に更なる期待がかかりますね。
こういった「外側」の技術と、AIのような「内側」の技術が集結すれば、人間と同じ動きが出来るロボット誕生もそう遠い事ではない気もしますね。
ま、わたくし院長が生きてるうちは無理でしょうけど（笑）
ではまた〜。
京都 中京区 円町 弘泉堂鍼灸接骨院
8月25日の木曜日でございます。
ボチボチ夏の疲れがドッと出る頃ですねぇ。
今年はホントにアホみたいに暑かったですから、疲れましたよね。
雨も多かったしねぇ。
地球の環境がかなりバグってきてるのが良く分かった夏ですな。
では、今日のネタですが、人工物の技術がみるみる向上し、ついに生体の筋肉より強力で柔軟性のある人工筋肉素材が開発されたそうなんです。
生物のようなにしなやかに動作するソフトロボットには、生物のように機能する人工筋肉が望ましいわけで、米国の研究グループが、生体の筋肉より強力かつ柔軟な人工筋肉素材を開発しました。
スイッチのオンオフに合わせて伸縮する様子は、心臓の鼓動を連想させるほど生き物っぽい出来なんだそうです。
また自重の20倍もある球を跳ね飛ばしたり、クラゲ型ロボットにジャンプさせたりするような力強さも兼ね備えています。
これを見れば、未来のソフトロボットが、どのように動作するのか、きっとイメージできるでしょう。
人工筋肉として使われる素材は、機械的なエネルギーを出力でき、強い歪みにも耐えられる丈夫さがなければなりません。
つまり繰り返し使われても、きちんと形状と強度を保ち続ける必要があるわけですな。
こうした条件を満たしそうな候補はいくつもあるにはあるんですが、特に注目されるのが「誘電エラストマー」という高弾性エネルギー密度軽量素材なんだそうです。
誘電エラストマーは、電気活性高分子と呼ばれる天然、あるいは合成の物質で、電場の刺激で大きさや形状が変化する分子で構成されています。
電気エネルギーを運動エネルギーに変換してくれるので、「アクチュエーター（エネルギーや電気信号を、物理的運動に変換する機械要素）」として利用できます。
誘電エラストマーは一般に、アクリル系とシリコン系にわけられます。
この二つ、どちらも一長一短で、アクリル系は強い歪みにも耐えらえるんですが、あらかじめ引き伸ばしておく必要があり、柔軟性に欠けます。
一方、シリコン系は、生産しやすいという利点はありますが、アクリル系ほど歪みに強くないと…。
そこで今回、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の研究グループは、市販の化学物質を紫外線で硬化させることで、アクリル系誘電エラストマーを強度や耐久性はそのままに、より柔軟かつ調整可能な素材に改良することに成功したわけなんです。
「加工可能高性能誘電エラストマー（PHDE）フィルム」は、アクリル酸によって水素結合がうながされるため、より動きやすくなっている一方、ポリマー鎖間の架橋を調整することで、より柔らかく柔軟に仕上がっているとの事です。
これを2本の電極で挟めば、電気エネルギーを運動エネルギーに変換するアクチュエーターになります。
1枚1枚のPHDEフィルムの厚さと重さは、人間の髪の毛（厚さ35μm）ほどだそうで、何枚も重ね合わせれば、まるで筋肉のように動いてくれます。
その出力は小型ロボットやセンサーを動かすには十分なほど力強いもので、生体の筋肉よりも強い圧力を発揮し、それでいて10倍も柔軟なんだとか…。
一般に多層構造の軟質フィルムは、液体の樹脂を硬化させる「濡れた生産法」で作られます。
ですが、このやり方では、各層が均一にならず、アクチュエーターとしての性能が低下してしまうというマイナス点がありました。
このため、これまで誘電エラストマーを使ったアクチュエーターは単層のものしかなかったわけなんです。
一方、今回のPHDEは「乾いた生産法」で作られているそうなんです。
つまり、ブレードを使ってフィルムを積層し、紫外線で硬化させるという手法だそうで、こうすると各層が均一になり、アクチュエーターとしてのパワーが増すと言う事です。
だからPHDEは、これまで以上に複雑な動きに対応できるわけなんですね。
例えば、動画のようにクラゲのようなロボットにジャンプさせることができますし、自重の20倍も重い球をパッと上空へ弾き飛ばすこともできます。
また電圧をオンオフすることで心臓のように伸縮するその様子は、いかにも生物で、人工筋肉を内蔵した未来のソフトロボットがどのように動作するのかイメージさせてくれます。
PHDEを利用すれば、ソフトロボットの移動性能や耐久性を改善させることが可能で、触覚のあるウェアラブルデバイスやハプティックデバイスも誕生するかもしれません。
また今回の乾いた製造プロセスは、マイクロ流体技術・組織工学・微細加工など、ほかのフィルム軟素材に応用できる可能性もあるとのことで、今後の研究に更なる期待がかかりますね。
こういった「外側」の技術と、AIのような「内側」の技術が集結すれば、人間と同じ動きが出来るロボット誕生もそう遠い事ではない気もしますね。
ま、わたくし院長が生きてるうちは無理でしょうけど（笑）
ではまた〜。
京都 中京区 円町 弘泉堂鍼灸接骨院
