Plant robots

要約

植物は、光を化学エネルギーに変換する光合成により、成長中に物理的な変位を示します。
これは、プラントが動力源を内蔵したアクチュエーターとして機能すると解釈できます。
この論文では、植物の駆動出力、つまり成長過程で発生する変位と力を利用して移動し、タスクを実行する植物ロボットを作成する方法を紹介します。
対象植物としてカイワレ大根を用い、その変位と力を特徴づけ、出力とエネルギー密度を計算した。
特性評価に基づいて、回転ロボットとグリッパーという 2 つの異なるプラント ロボットが設計および製造されます。
前者は地上移動を実証し、平均速度 0.8 mm/h で移動距離 14.6 mm を達成しました。
後者は、植物の指の光制御による開閉動作によって、質量 0.1 g の物体のピックとプレースを実証します。
移動ロボットの具体的なデータでは、実験値とモデル値の間の良好な一致が観察されており、プラントの作動特性を取得することでプラントロボットの動作の設計と予測が可能になることが示唆されています。
これらの結果は、環境に優しく持続可能な新しいタイプのロボットの実現への道を開きます。

要約(オリジナル)

Plants display physical displacements during their growth due to photosynthesis, which converts light into chemical energy. This can be interpreted as plants acting as actuators with a built-in power source. This paper presents a method to create plant robots that move and perform tasks by harnessing the actuation output of plants: displacement and force generated from the growing process. As the target plant, radish sprouts are employed, and their displacement and force are characterized, followed by the calculation of power and energy densities. Based on the characterization, two different plant robots are designed and fabricated: a rotational robot and a gripper. The former demonstrates ground locomotion, achieving a travel distance of 14.6 mm with an average speed of 0.8 mm/h. The latter demonstrates the picking and placing of an object with a 0.1-g mass by the light-controlled open-close motion of plant fingers. A good agreement between the experimental and model values is observed in the specific data of the mobile robot, suggesting that obtaining the actuation characteristics of plants can enable the design and prediction of behavior in plant robots. These results pave the way for the realization of novel types of environmentally friendly and sustainable robots.

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