近年、人と共存し協働するロボットには、安全性と適応性を両立する柔軟な外装が求められている。
しかし、従来の剛体構造や磁流変材料では、形状可変性や自律修復性に限界があった。
本研究では、磁気粘弾性材料を用いたソフトロボットスキンの開発を行う。提案する材料は高い変形性と一定の形状保持性を兼ね備え、外力検知・自己修復・磁場応答による形状制御を同時に実現する。数秒以内で 90％以上の機械特性回復が確認され、単一センサによる力計測（0.068 mT/N）および損傷識別、計測の再現性も検証された。さらに、永久磁石アレイを用いた磁場再配列と動的制御機構を導入し、柔軟かつ再構成可能な皮膚システムの可能性を示した。また、本アレイは2つのリニアセンサーによって駆動され、y–Oz 平面内での移動を実現することで、磁場の動的制御を可能にしている。
本研究は、安全で自律的な次世代ソフトロボットの基盤技術として期待される。

In recent years, robots designed to coexist and cooperate with humans are expected to have flexible exteriors that combine safety and adaptability. However, conventional rigid structures and magnetorheological materials have limitations in shape tunability and self-repair capability. This study focuses on the development of soft robot skins based on magnetically responsive materials. The proposed material exhibits both high deformability and moderate shape retention, enabling simultaneous force sensing, self-healing, and magnetic field–induced shape control. It demonstrates over 90% recovery of mechanical properties within seconds, along with reliable force sensitivity (0.068 mT/N), damage discrimination, and measurement reproducibility using a single magnetic sensor. Furthermore, by introducing a permanent magnet array for magnetic realignment and dynamic control, we demonstrate the potential of a flexible and reconfigurable skin system. The array is actuated by two linear actuators, enabling its motion within the y–Oz plane and thereby achieving dynamic magnetic-field control. This research is expected to contribute to the foundation of safe and autonomous next-generation robots.

Ruotong Zhao, Mitsuhiro Kamezaki, Ryosuke Dobashi, Yuhiro Iwamoto, Mikihiro Hayashi, Yushi Wang, Yoshihiro Kawahara

関連論文/Related Publications
M. Kamezaki, “Sensors and Actuators Using Magnetic Responsive Fluids and Elastomer,” Vietnamese Academic Network in Japan Conference (VANJ2024), Keynote Speech, Tokyo, Japan, Dec. 2024.
趙 若彤, 亀﨑 允啓, 岩本 悠宏, 林 幹大, 川原 圭博, “自己修復時間の短縮化に向けた高流動性を有する永久磁石 Putty の最適組成調査,” Proc. of SI2024, 3D6-08, 盛岡, 日本, Dec. 2024.
趙 若彤, 亀﨑 允啓, 土橋 諒介, 岩本 悠宏, 王 語詩, 川原 圭博, “永久磁石Puttyを用いた力計測・自己修復可能なソフトロボットスキンの試作,” Robomech2024, 2P1-Q04, May 2024.

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