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Des scientifiques de l’Université Johannes Kepler (JKU) ont créé des robots souples orientables capables de courir, natation, et sauter à grande vitesse. Lors des tests, les robots ont atteint une vitesse de 70 BL/s (longueurs du corps par seconde). Ces résultats sont frappants car même un guépard (l’animal terrestre le plus rapide sur Terre) ne peut courir que jusqu’à 23 BL/s. Mais ne vous attendez pas à des records de vitesse absolus, car les robots ont des corps à l’échelle millimétrique, bien que ces minuscules machines soient probablement les robots mous les plus rapides de la planète.
Les robots mous sont différents des robots conventionnels que vous voyez dans les usines, les restaurants et les expositions scientifiques. Ils sont construits utiliser des matériaux souples comme les polymères et les alliages à mémoire de forme (ces alliages changent de forme avec un changement de température). Les matériaux souples permettent aux robots de fonctionner d’une manière similaire à celle d’un organisme vivant (ou d’un tissu vivant). En revanche, les robots conventionnels sont fabriqués à partir de matériaux rigides comme le plastique, l’aluminium et le métal.
Pendant longtemps, les scientifiques ont essayé de créer des robots mous assez rapides pour travailler dans des environnements extrêmes où aucune autre machine ne fonctionnerait. De tels robots pourraient jouer un rôle important dans le domaine médical. Par exemple, les robots ultrarapides pourraient remplacer les méthodes invasives comme la coloscopie. Les médecins pourraient utiliser des robots souples rapides pour vérifier toute anomalie dans les organes du corps (comme l’estomac) qui sont difficiles à examiner avec les robots de diagnostic conventionnels.
Construire des robots ultrarapides
Les robots ultrarapides sont fabriqués à partir d’un alliage de métal liquide appelé galinstan. Il est composé d’étain (Sn), de gallium (Ga) et d’indium (In). Galinstan n’est pas couramment utilisé pour créer des robots mous ; ils sont principalement fabriqués à partir de élastomères à base de silicone. Interrogé sur la raison derrière cela, le premier auteur de l’étude et physicien de la matière molle à JKU, le Dr Guoyong Mao, a déclaré à Ars Technica : « La propriété la plus importante de ce matériau est qu’il est semblable à un liquide à température ambiante, tandis que ayant également une conductivité élevée, ce qui le rend utile pour la construction de bobines souples et déformables.
Les chercheurs ont utilisé du métal liquide Technologie d’impression 3D pour former les bobines de galinstan. Ces bobines imprimées en 3D ont ensuite été intégrées dans des coques en élastomère qui les maintiennent ensemble avec un actionneur qui contrôle leur état. Cela produit un robot électromagnétique souple en forme de bobine (SEMR) capable de fournir un actionnement et une propulsion rapides. Les chercheurs équipent en outre les robots de pieds en forme de L ou en dents de scie en fonction des substrats sur lesquels ils se déplaceront.
Les SEMR sont alimentés par des batteries lithium-polymère et leur mouvement ultrarapide est entraîné par des actionneurs électromagnétiques (composants qui transforment l’énergie électrique en énergie mécanique). Les actionneurs sont des composants magnétiquement réactifs et, par conséquent, les robots rapides peuvent être facilement contrôlés à l’aide d’un champ magnétique statique. Lors des tests, les robots captifs ont pu se déplacer à 35 BL/s sur un avion et 70 BL/s sur une surface 3D pliée. De plus, ils ont nagé à 4,8 BL/s lorsqu’ils ont été testés dans l’eau. « Nous pensons qu’il s’agit d’une technologie nouvelle et prometteuse dans le domaine de la robotique qui a un grand potentiel pour l’avenir. Nous n’avons pas été en mesure de trouver une technologie similaire, utilisant un matériau fonctionnel souple, capable d’effectuer autant de tâches à une vitesse aussi élevée », a déclaré le Dr Mao.
L’avenir des robots souples ultrarapides
Les chercheurs ont également effectué des tests de vitesse avec des prototypes de robots mous non attachés et ont atteint une vitesse de nage de 1,8 longueurs corporelles par seconde (BL/s) et une vitesse de course maximale de 2,1 BL/s. Les chercheurs prévoient maintenant d’améliorer l’efficacité et les performances des robots autonomes.
Mao et son équipe affirment également que le développement de plus de SERM à l’échelle millimétrique utilisant impression 3D liquide pourrait ouvrir la voie à des robots plus gros et ultrarapides à l’avenir.
Il existe différents types de robots mous ; certains pourraient nous aider enlever les déchets plastiques des océans, et d’autres pourraient nous donner l’occasion de étudier le chaud déserts lunaires et martiens. La vitesse est un facteur limitant important pour toutes ces machines douces. La technologie derrière les SEMR ultrarapides a le potentiel de s’attaquer à cette limite.
Nature Communications, 2022. DOI : 10.1038/s41467-022-32123-4 (À propos des DOI)
Rupendra Brahambhatt est une journaliste et cinéaste expérimentée. Il couvre l’actualité scientifique et culturelle et, au cours des cinq dernières années, il a travaillé activement avec certaines des agences de presse, magazines et marques médiatiques les plus innovantes opérant dans différentes parties du monde.
