ロボットハンドは当たり前の存在だが、その触覚は人間に比べると未熟だ。中国の科学者グループが提案した設計は、この状況を変えるかもしれない。
中国科学技術大学の研究チームは、生体に着想を得たソフトフィンガー（BSF）を開発しました。このソフトフィンガーはセンサーを用いてロボットに圧力変化を正確に検知する能力を与え、人間の指に匹敵する器用さで動作させます。Cell誌に掲載された論文[PDF]の中で、研究チームは、ロボットがこの新たな感覚を用いて、人間の脈拍を測ったり、しこりの有無を確認したり、患者に人間の医師とのやり取りで生じる気まずさを感じさせずに、その他の親密な検査を丁寧に行うことができるようになると予測しています。
「このような指で作られた器用な手は、将来の病院で医師のような『ロボドクター』として活躍できると私たちは考えています」と、研究論文の著者でセンシング技術研究者のホンボ・ワン氏は説明した。
「機械学習と組み合わせることで、ロボットによる自動検査と診断が可能になり、医療従事者が深刻に不足している未開発地域にとって特に有益です。」
ロボット医師が診察します – クリックして拡大。出典：Yufeng Wang
129mm の指には、柔らかくて柔軟性のあるフォトポリマー樹脂フレームワークに組み込まれた空気制御アクチュエータが使用されており、2 つの導電性ファイバー コイルが内蔵されています。最初のコイルは指の動きを制御し、2 番目のコイルは先端にあり、高感度の圧力センサーに接続されています。
テストでは、この指はシリコンシートに埋め込まれた人工の塊を識別し、被験者の動脈を見つけて心拍数を正確に読み取ることで人間の脈拍を測定することができた。
「人間の指と同様に、BSF は自身の形状と指先の力をリアルタイムで感知することができ（作動と曲げの感知の両方で 50 ミリ秒の応答時間）、曲げ角度の場合は 0.02、力の場合は 0.4 mN という高い感知解像度を備えています」と論文には記されている。
提案されたBSFの曲げと力の検知は自己分離されており、高い再現性を備えています。重要なのは、BSFの検知と駆動はどちらも堅牢で、実用的な用途に耐えられる機械的耐久性を備えていることです。
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このデバイスは、人間の医師、特に異性の医師による診察に抵抗がある患者が使用できるように設計されている。また、予防的な健康診断のために医師の診察を一切避けるために自宅で使用することもできる。
開発者たちは、キー入力に必要な力を判断することで、指が正確にタイピングできることも実証しました。機械学習を制御に活用することで、感度と有用性において人間に匹敵するロボットハンドを開発できる可能性があります。
「BSFベースのバイオインスパイアードハンドに正確なセンシングデータをさらに活用し、機械学習ベースのセンシングデータ駆動型制御を適用することで、人間のような「触る、感じる、試す、学ぶ、操作する」ことと、洗練された人間とロボットの相互作用を実現できる」と研究者らは結論付けている。®
