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「ロボットの筋肉」になりうるナイロン製人工筋。耐久性と低コストに着目

MITがナイロン紐を炙って研究。複雑な動きにも対応可能

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矢崎 飛鳥, 10月29日
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マサチューセッツ工科大学(MIT)は、安価でシンプルな構造の人工筋肉の材料として"普通の"ナイロン繊維を利用する方法を発表しました。

筋肉組織が行う曲げ運動の一部を再現するにあたって考え出されたアプローチのひとつ。ナイロンを含むいくつかのポリマー繊維材料は、加熱した際に"長さが縮んで直径が拡大する"という特性を有しており、この性質を利用して、人工筋肉に応用する考えです。発表者はSeyed M. Mirvakili氏とIan W. Hunter氏。

物質の収縮を運動に利用するメリットは、曲げ運動を行う機構に用いる機械部品(滑車など)をある程度省略できる点。

既知の人工筋肉材料としてはカーボンナノチューブや形状記憶合金が知られていますが、それらは高価であったり、耐久性に難があるなど、汎用的な材料としていくつかの課題を抱えています。今回、人工筋肉の材料にナイロンを用いた背景には、人工筋肉の材料として利用できうる性質を持ちながら、低コストで用意できる点があります。

この技術のキモは、ナイロン繊維が持つ「高い歪み(収縮運動の引き込み)」と「低い熱伝導率」という特性をうまく組み合わせること。今回の発表で報告された実験では、断面を円形から正方形に成型したナイロン製の釣り糸の片側だけを過熱すると、過熱された側がほかの部位よりも速く収縮する現象が確認され、円や8の字の軌道を描くことにも成功しており、毎秒17回の収縮が可能で、強度面では約10万回の曲げ運動に耐えたといいます。

これらの実験結果を受けて、Mirvakili氏は「より複雑な運動パターンも容易に再現できる」と話しています。

熱源としては電気抵抗による過熱、化学反応、レーザービームなどが挙げられました。これに関して例示された実験内容としては、繊維の表面に特殊な導電性の塗料を塗布し、材料に電圧を加えると、塗料を塗った部分だけを選択的に加熱し、曲げる方法が挙げられました。



今回の研究は、ナイロンの収縮運動を人工筋肉へ活用する文脈で発表されていますが、このほかの用途としては、装着者の体型に合わせてサイズを変える服や靴、カテーテルといった医療装置、アクチュエータなどの工業機械部品などへの活用も想定できるといいます。

実用化のめどを立てるのはまだまだ先の話ですが、もし実用化できれば、比較的安価にある程度の強度がある人工筋肉を作れるようになるので、これ自体は要素技術の一つではあるものの、ともすればパワードスーツや人型ロボットが爆発的に普及する一つの要因になりうる可能性を秘めています。



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Source: MIT
関連キーワード: Artificial Muscle, mit, Nylon, science
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