Designing Fluid-Exuding Cartilage for Biomimetic Robots Mimicking Human Joint Lubrication Function

要約

人間の関節は、骨、軟骨、靱帯、関節液、関節包で構成される開放型関節であり、柔軟性と耐衝撃性という利点を持っています。
ただし、この構造をロボットで再現すると、ベアリングがないため摩擦の問題が生じます。
これに対処するために、私たちの研究は人間の軟骨の液体滲出機能を模倣することに焦点を当てています。
当社では、吸収性素材と組み合わせたゴムベースの 3D プリント技術を採用し、生体模倣ロボット用の多用途で簡単に設計できる軟骨シートを作成しています。
作製した軟骨平板シートの液浸出機能と摩擦係数の両方を評価します。
さらに、骨、靭帯、滑液、関節包と組み合わせて、湾曲した軟骨や開放型の生体模倣ボールジョイントを実際に作成し、そのような関節の構築における提案された軟骨シートの有用性を実証します。

要約(オリジナル)

The human joint is an open-type joint composed of bones, cartilage, ligaments, synovial fluid, and joint capsule, having advantages of flexibility and impact resistance. However, replicating this structure in robots introduces friction challenges due to the absence of bearings. To address this, our study focuses on mimicking the fluid-exuding function of human cartilage. We employ a rubber-based 3D printing technique combined with absorbent materials to create a versatile and easily designed cartilage sheet for biomimetic robots. We evaluate both the fluid-exuding function and friction coefficient of the fabricated flat cartilage sheet. Furthermore, we practically create a piece of curved cartilage and an open-type biomimetic ball joint in combination with bones, ligaments, synovial fluid, and joint capsule to demonstrate the utility of the proposed cartilage sheet in the construction of such joints.

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