ソフトロボティクスとは?初心者が知っておくべき基本と未来を解説共起語・同意語・対義語も併せて解説!

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ソフトロボティクスとは?初心者が知っておくべき基本と未来を解説共起語・同意語・対義語も併せて解説!
この記事を書いた人

高岡智則

年齢:33歳 性別:男性 職業:Webディレクター(兼ライティング・SNS運用担当) 居住地:東京都杉並区・永福町の1LDKマンション 出身地:神奈川県川崎市 身長:176cm 体系:細身〜普通(最近ちょっとお腹が気になる) 血液型:A型 誕生日:1992年11月20日 最終学歴:明治大学・情報コミュニケーション学部卒 通勤:京王井の頭線で渋谷まで(通勤20分) 家族構成:一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹 恋愛事情:独身。彼女は2年いない(本人は「忙しいだけ」と言い張る)


ソフトロボティクスとは何か

ソフトロボティクスは名前のとおり柔らかい材料を使って作られるロボットのことです。従来のロボットは硬い金属やプラスチックでできており、力をかけると壊れやすい場合があります。一方でソフトロボティクスはシリコーンゴムやゲル状の材料を使うため、曲げやすさ衝撃を吸収する能力にすぐれており、やさしく人の手や果物などを扱うことができます。

材料と仕組みの基本

ソフトロボティクスの主な材料にはシリコーンゴムやゲル状の素材が使われます。これらは従来のロボットと比べて柔軟性が高く形を変えやすいのが特徴です。動かす仕組みとしては空気を膨らませて膜を変形させる空気圧式や油圧式のほか、温度や電気の変化で形を変えるスマート材料を用いる方法があります。これらは力を分散させるため、狭い場所や delicate な物体を扱うのに向いています。

歴史と未来

ソフトロボティクスの研究は1990年代から徐々に始まり、医療機器の柔らかな部品や災害救助での活用など、さまざまな分野へと応用が広がっています。未来には人と安全に協力するロボットや、手術を補助する柔らかなデバイス、家庭での生活をサポートする家用ロボットなどが現実的な目標として挙げられています。

日常への応用の例

例えば果物を傷つけずに持ち上げるロボットや、人体に優しく触れる医療デバイス、外装が柔らかなロボットアームなどが考えられます。これらは安全性と細かい操作性を両立させることで新しい仕事の仕方を作ります。

理解を深めるためのポイント

学ぶときは材料の性質や流体の動き、弾性力を知ることが基本です。実験としては安全な材料だけを使い、家庭でできる簡単なアイデアから始めると良いです。例えば風船とストローを使って小さな膨らみの模型を作ると、空気圧でどのように形が変わるかを体感できます。

特長を表で比較

項目硬いロボットソフトロボティクス
材料金属・硬質プラスチックシリコーンゴム・ゲル
安全性衝突時の危険性がある衝突しても怪我が少ない
用途の例自動車部品など医療機器や食品業界など

結論

ソフトロボティクスの魅力は柔らかさと適応性にあり、私たちの暮らしや産業を変える可能性を持っています。学習の第一歩として材料の性質と流体の動きを知ることから始めましょう。

よくある質問

Q1 ソフトロボティクスは危険ですか。A1 低いリスクの材料を使えば安全性は高くなりますが、実験は大人と一緒に行いましょう。


ソフトロボティクスの同意語

ソフトロボティクス
この語そのもの。柔らかな材料や構造を用いて変形・適応・安全性を重視するロボット工学・研究分野を指す専門用語。
軟体ロボティクス
軟体材料を核とするロボティクスの別表現。変形可能な体を活用して適応性を高める研究領域。
軟体ロボット工学
軟体材料で作るロボットの設計・開発・応用を扱う工学分野。ソフトロボティクスの一種として用いられる表現。
柔性ロボティクス
柔軟性のある材料・構造を活かすロボティクスの総称。形状適応性や安全性の向上を狙う研究領域。
柔らかロボット工学
柔らかい材料を用いるロボットの設計・製作・研究を指す表現。
柔らかロボティクス
柔らかさを活かして変形・適応を可能にするロボティクスの表現。研究領域を指す言い回し
ソフトロボット工学
ソフトロボティクスの応用・設計・製作を扱う工学分野。
ソフトロボット研究
ソフトロボティクスの理論・設計・応用を総合的に扱う研究領域を指す表現。

ソフトロボティクスの対義語・反対語

ハードロボティクス
ソフトロボティクスの対義語として、材料・構造が硬く、変形が難しいロボティクス領域。主に剛性材料と剛体リンクを用い、しなやかな柔軟性を排除した設計思想。
剛体ロボティクス
部品が剛体として扱われ、変形を前提としないロボティクス。柔軟性を活かしたソフトロボティクスとは対照的で、曲げ・ねじれなどの変形を最小限に抑える設計。
硬質ロボティクス
硬質材料を前提としたロボット設計。柔軟性を排除し、剛性・耐久性・正確性を重視する分野を指すことが多い。
メカニカルロボティクス
金属や硬質材料による機械的な関節・リンクで構成される伝統的ロボティクス。ソフト材料を使わず、機械的・剛性的な設計思想を示す対義語的概念。
金属ロボティクス
材料として主に金属を用いるロボティクス。柔軟な材料を使うソフトロボティクスと比べ、硬さと剛性を特徴とすることが多い。

ソフトロボティクスの共起語

ソフトロボット
柔らかい材料で作るロボットで、衝撃を吸収しやさしい接触を実現することが特徴です。
柔軟材料
変形しやすく衝撃を和らげる材料群。代表例はシリコーン、エラストマー、ゲルなど。
弾性体
ゴム状で元の形に戻ろうとする性質を持つ材料。ソフトロボットの主材料のひとつ。
エラストマー
高い伸縮性と復元性を持つ合成高分子。柔らかな外装や内部構造に使われる。
ゲル
水分を多く含む高分子材料。柔らかくて形状適応性が高い。
シリコーン
シリコーンゴムは耐久性・柔軟性・生体適合性に優れ、ソフトロボットの定番材料。
ポリマー
高分子材料の総称。ソフトロボティクスの基礎となる材料群。
アクチュエータ
エネルギーを機械的な動作へ変換する部品。電気・空気・液体・磁気などの方式がある。
ソフトアクチュエータ
柔らかい材料で作られた駆動部。膨張・収縮によって形状を変える。
空気圧アクチュエータ
圧縮空気を使って膨張・収縮させるアクチュエータ。柔軟性と安全性が特徴。
液圧アクチュエータ
液体の圧力で動くアクチュエータ。高出力・高精度の利点がある。
3Dプリン
3次元の形状を層状に積み上げて作る製造法。複雑な柔らか形状を実現しやすい。
光造形樹脂
光を照射して硬化させる樹脂を用いる3Dプリンタ材料。高精度な部品づくりに適する。
形状記憶材料
刺激によって形を変え、元の形へ戻ろうとする材料。アクチュエーションの選択肢の一つ。
形状記憶ポリマー
形状記憶性を持つポリマー。温度・電場・磁場などで形状が変化する。
伸縮機構
材料の伸び縮みを利用した駆動機構。柔らかな動作を生み出す。
センサ
柔らかい体にも組み込みやすい測定素子。圧力・温度・変形などを検知。
ソフトセンサー
柔らかい材料に組み込まれたセンサー。変形に応じて信号を出す。
触覚センサー
触れた感触を検知するセンサー。把持時の安全性や反応性を高める。
グリッパー / 把持
対象物をつかむ部品。柔らか素材で壊れやすいものにも優しく対応できる。
人機協働 / ヒューマン-ロボット協働
人とロボットが安全に協働する設計思想。柔らかさは安全性を高める要素。
ソフト-ハードハイブリッド
柔らかい部材と rigid 部品を組み合わせて機能を実現する設計思想。
モデル / シミュレーション
挙動を予測する計算手法。有限要素法(FEA)などを用いて設計を最適化。
機械学習 / 学習ベース制御
データから挙動を学習し、制御・設計の最適化に活用する手法。

ソフトロボティクスの関連用語

ソフトロボティクス
柔らかい材料や柔軟な構造を活かして、変形・適応・安全性を重視するロボット工学の分野です。
ソフトマテリアル
シリコーン、ハイドロゲル、エラストマーなど、変形しやすく加工しやすい材料の総称です。
エラストマー
高い伸びと回復性を持つ高分子材料で、ソフトロボティクスの主材料として広く使われます。
ソフトアクチュエータ
柔らかい材料で作られ、気圧・水圧・熱・磁気・などの刺激で形を変え動作します。
気圧アクチュエータ
空気圧を用いて膨張・収縮させることで駆動するソフトアクチュエータの代表例です。
気圧ネットワーク
柔らかい部材内に設ける連結気室のネットワークで、気圧を制御して形状を変えます。
水圧アクチュエータ
液体の圧力で駆動する柔らかいアクチュエータで、高出力が得られます。
水圧チャンネル
液体を流す柔らかい回路や経路の総称です。
ハイドロゲル
水分を多く含むゲル状材料で、生体適合性や低い剛性が特徴です。
形状記憶高分子
刺激を受けると元の形状へ戻る特性を持つ高分子で、自己変形のアクチュエーションに使われます。
超弾性材料
大きく変形しても回復する特性を持つ材料で、ソフト部位の基材として使われます。
電活性材料
電場で変形・駆動する高分子材料で、ソフトロボティクスの駆動源の一つです。
磁性アクチュエーション
磁場で駆動する柔らかいアクチュエータで、外部磁場で操作します。
光応答材料
光を照射すると変形・膨張・硬化などが起こる材料です。
ソフトセンサ
柔らかい材料で力や変形を検出するセンサで、フィードバックに役立ちます。
バイオミメティクス
生体の機能を模倣した設計アプローチで、自然の形状や動作を再現します。
3Dプリンティング
柔らかい部品を作る主な製造法で、複雑な形状を作りやすい点が特徴です。
有限要素法(FEM)
材料の変形を数値的に予測する計算手法で、設計とシミュレーションに使われます。
ソフトグリップ
柔らかい材料で物を包み込み傷つけずに持つ把持技術です。
ハイブリッドソフトロボティクス
柔らかい部材と硬い部材を組み合わせた設計で、安定性と適応性を両立します。
センサネットワーク
柔らかい構造体上の複数センサを組み合わせたネットワークです。
制御アルゴリズム
ソフトロボティクスの特性を扱う制御法で、MPCや深層学習が例として挙げられます。
材料デザインとモデリング
材料の組成や構造を設計し、挙動をモデル化する作業です。
摩擦・接触力学
柔らかい物体の接触挙動を理解・予測する分野で、安定した操作に重要です。
生体模倣デザイン
自然界の構造や機能を模倣して設計するアプローチです。

ソフトロボティクスのおすすめ参考サイト


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