ソフトロボティクスにおける機械的不安定性の活用：制御、センシング、およびアクチュエーション

急速に拡大するソフトロボティクスの分野は、完全にソフトな機械やアクチュエータが、適応性、機動性、安全性の面で従来の剛性ロボットを上回るいくつかの例を提供しています。残念ながら、彼らの構造に使用されるソフトで柔軟な材料は、ソフトロボットに対して本質的な制約を課し、例えば低いアクチュエーション速度や低出力力を引き起こします。自然界には、高度に柔軟な生物が機械的な不安定性を利用してエネルギーを蓄え、迅速に放出する複数の例があります。これらの例に導かれて、研究者たちは最近、機械的な不安定性を利用してソフトロボティクスにおける速度と力の制限を克服するためのさまざまな戦略を開発しました。これらの機械的な不安定性は、構造的に安定な状態からの迅速な遷移を通じて、高出力の増幅を達成し、印象的なアクチュエーション速度を得るための新しいルートを提供します。ここでは、アクチュエーション速度、出力力、機能性を拡張するために機械的な不安定性を利用するソフトロボットおよびアクチュエータの開発に関連する文献の概要を示します。さらに、ソフトロボティクスの制御、センシング、およびアクチュエーションに関する現行の課題に対処するための構造的相転移を利用した戦略も議論されます。ソフトロボットに材料知能や分散型計算能力を持たせるために完全にソフトな論理モジュールを作成するための不安定性を利用したアプローチもレビューされます。