死んだクモがロボットアームに生まれ変わる：待望の小型空気圧グリッパーが登場

自然はロボットの研究開発に多くのインスピレーションをもたらし、バイオニックロボットが際限なく登場します。しかし、実際の動物の体をコンポーネントとして使用したロボットを見たことがあるでしょうか?

以下に示すように、死んだクモは、それ自体より重い物体を持ち上げるための機械的なグリッパーとして使用されています。

これは米国のライス大学の研究であり、論文は Advanced Science に掲載されました:

論文アドレス: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202201174

クモの耐荷重能力は非常に強力であることがわかっています。自重よりも大きな物体を運ぶことができる。しかし、同様の機能を持ったロボットを人間が作るのは非常に困難です。ライスの研究はクモそのものを直接利用している。

生きているクモは血圧を調整することで手足を制御しています。血圧が高くなると手足は伸びますが、体内の血圧が下がると血液が不足して手足は伸びます。屈筋の強さのバランスを整える圧力。カール、カールアップ。

研究者らは、この原理を利用して死んだクモの手足を動かすことができると考えています。クモの体に注射針を挿入し、空気を注入すると、クモの脚がすべて伸びたりまっすぐになったりして、死んだクモの手足の伸び縮みを制御します。

この「スパイダー グリッパー」が何をできるか見てみましょう。別のスパイダーをつかんでください:

manipulationcircuitboard:

この研究では、研究者らは、無生物 (死んだクモ、オオカミグモ) の完全な体を、生物が駆動するものとして使用しました (図 1)。これはネクロボティクス研究分野への第一歩です。この研究の戦略は、研究者がクモの物理的形態に着目して設計アイデアを導き出し、それを複雑な工学的システムに実装するという生物模倣アプローチとは異なります。この研究は、ベースとして生きた生物材料や活性な生物材料を必要としないため、複雑なメンテナンスを必要としないという点でもバイオハイブリッドシステムとは異なります。

研究では、クモの死骸を使用して、簡単な組み立てステップで完全に機能する空気圧駆動グリッパーを作成し、流体駆動装置を作成する面倒な手順を回避します。

たとえば、PneuNet グリッパーには通常、3D プリントされた金型、鋳造して組み立てる必要がある複数の異なるコンポーネント、硬化に数時間から数日かかるエラストマーが必要ですが、これは面倒です。クモの死骸を使用してこの研究で実現された空気圧グリッパーは、自重の 1.3 倍の物体を持ち上げることができ、0.35 mN のピーククランプ力を生成し、約 700 回の作動サイクルに耐えることができます。

研究者らによるクモグリッパーの作成プロセスは大まかに次のとおりです。クモの死骸の前部に針を挿入し、そして接着剤を使って針をクモの体に固定し、体にシールを形成します（図1b）。針の挿入から接着剤を定着させて完全に操作可能なグリッパーを作成するまで、約 10 分で完了します。

クモは、体の前部の筋肉を積極的に収縮させて内部の水圧を高めることで、各脚を伸ばします。スパイダーグリッパーの場合、外部の空気圧源がスパイダー内の固有の調整を置き換え、スパイダー内の圧力が大気圧を超えて上昇すると手足を作動させます（図1c）。加圧と減圧により、それぞれスパイダーのすべての脚が同時に開閉し、グリッパーとして効果的に機能します。

次の図は、スパイダーのグリッパーの力と変位の表現を示しています。

論文著者の一人であるフェイ・ヤップ氏は、この研究のインスピレーションは生活の観察から来たと述べました。「ある日、実験室で物を動かしていたときのことです。 「私たちは、廊下の端に何かがあることに気づきました。なぜクモが死ぬと丸くなるのかに興味があります。」

# #フェイ・ヤップ

彼らは百科事典を検索し、その答えを見つけました。クモには拮抗する筋肉のペア（人間の上腕二頭筋や上腕三頭筋のようなもの）がありません。 ）、屈筋のみが水圧によって脚を曲げたり外側に伸ばしたりすることができます。死ぬと、体に積極的に圧力をかける能力が失われるため、丸まってしまいます。

Yap と他の研究メンバーは、これは興味深いと考え、このメカニズムを利用する方法を見つけようとしました。

注目に値するのは、小さなスパイダーの方が大きなスパイダーよりも負荷に耐えられる可能性があるということです。たとえば、体重 10 mg の小さなハエトリグモは体重の 200% を超える握力を発揮できますが、200 g の巨大なクモの握力は体重の 10% しかない可能性があります。

しかし、研究中にクモが無傷だったわけではありません。研究者らは、「クモの倫理的な調達と人道的な安楽死に関する明確なガイドラインは現時点では存在しない。研究で使用されたタランチュラの死骸は、氷点下（約－４℃）で５～７日間保管することによって安楽死させられた」と述べた。 。

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