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夏に最もホットな飲み物は、SEAS コラーダかもしれません。これを作るために必要なものは、ジン、パイナップル ジュース、ココナッツ ミルク、誘電エラストマー アクチュエータ ベースのソフト ペリスタルティック ポンプです。残念ながら、最後のコンポーネントは、ハーバード大学ジョン A. ポールソン工学応用科学学部のハリー ルイスおよびマーリン マクグラス工学応用科学教授であるロバート ウッドの研究室でしか見つかりません。
少なくとも今のところは。
ウッド氏と彼のチームは、ソフトロボット工学における大きな課題、つまり、従来のかさばって硬い動力部品を柔らかい代替品に置き換える方法を解決するためにポンプを設計しました。
過去数年間、SEAS の Wood 氏のマイクロロボティクス ラボは、バルブやセンサーなど、従来は硬いロボット部品の柔らかい類似物を開発してきました。流体駆動型ロボット システムでは、ポンプがロボットの動きの動力となる液体の圧力や流れを制御します。現在、ソフト ロボット用に利用できるポンプのほとんどは、搭載するには大きすぎたり硬すぎたり、作動させるにはパワーが足りなかったり、特定の流体でしか動作しなかったりします。
ウッド氏のチームは、ジン、ジュース、ココナッツミルクなど、さまざまな粘度の液体を送り出すのに十分な汎用性があり、ソフトな触覚デバイスやソフトなロボット指を動かすのに十分なパワーを持つ、調整可能な圧力流量を備えたコンパクトなソフトポンプを開発した。
このポンプのサイズ、パワー、汎用性により、食品処理、製造、バイオメディカル治療など、さまざまな用途でソフトロボットの可能性が広がります。
この研究は最近『Science Robotics』誌に掲載された。
蠕動ポンプは産業界で広く使用されています。これらの単純な機械はモーターを使用して柔軟なチューブを圧縮し、圧力差を作り出してチューブを通して液体を押し出します。このタイプのポンプは、液体がポンプ自体のどの部品にも触れないため、バイオメディカル用途で特に役立ちます。
「蠕動ポンプは、他のタイプのポンプでは難しい、幅広い粘度の液体、粒子と液体の懸濁液、あるいは血液などの流体を送液できる」と、SEASの元大学院生で、現在はウッド研究室の博士研究員である筆頭著者のシイー・シュー氏は述べた。
これまでの研究を基に、徐氏とチームは、ポンプのモーターとローラーとして機能する電動誘電エラストマーアクチュエーター (DEA) を設計しました。これらのソフトアクチュエーターは、超高電力密度を持ち、軽量で、数十万サイクルの動作が可能です。
研究チームは、互いに連携し、プログラムされた順序でミリメートルサイズのチャネルを圧縮して圧力波を生成する DEA の配列を設計しました。
その結果、小型ソフトロボットに搭載できるほど小型で、圧力、流量、流れの方向を制御でき、動きを駆動できるほど強力な、数センチメートルサイズのポンプが誕生しました。
「入力電圧と出口抵抗（この場合は鈍針の直径）を変えることで、連続流から液滴への出力を積極的に調整できることも実証しました」と徐氏は言う。「この機能により、このポンプはロボットだけでなく、マイクロ流体アプリケーションにも役立つ可能性があります。」
「ソフトロボットの大半は、ドライブトレインのどこかに硬い部品を組み込んでいます」とウッド氏は言う。「このテーマは、その主要部品の 1 つであるポンプを柔らかいものに取り替える取り組みとして始まりました。しかし、その過程で、小型のソフトポンプの方が、たとえばバイオメディカルの分野での薬剤送達や埋め込み型治療装置など、はるかに大きな有用性があるかもしれないことに気付きました。」
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