Des robots souples rapides inspirés des guépards
Inspirés par la biomécanique des guépards, ces robots ne sont pas encore aussi rapide qu’eux on vous rassure, mais les chercheurs ont mis au point un nouveau type de robot souple capable de se déplacer plus rapidement sur des surfaces solides ou dans l’eau que les générations précédentes de robots souples. Les nouveaux robots mous sont également capables de saisir des objets délicatement – ou avec une force suffisante pour soulever des objets lourds.
“Les guépards sont les créatures les plus rapides sur terre, et ils tirent leur vitesse et leur puissance de la flexion de leur colonne vertébrale“, explique Jie Yin, professeur adjoint d’ingénierie mécanique et aérospatiale à l’université d’État de Caroline du Nord et auteur correspondant d’un article sur les nouveaux robots souples.
“Nous avons été inspirés par le guépard pour créer un type de robot souple dont la colonne vertébrale est bistable et actionnée par un ressort, ce qui signifie que le robot a deux états stables“, explique Jie Yin. “Nous pouvons passer rapidement d’un état stable à l’autre en pompant de l’air dans les canaux qui tapissent le robot en silicone souple. Le passage entre les deux états libère une quantité importante d’énergie, ce qui permet au robot d’exercer rapidement une force contre le sol. Cela permet au robot de galoper sur la surface, ce qui signifie que ses pieds quittent le sol.
Exploiter les instabilités élastiques pour une performance amplifiée
“Les précédents robots mous étaient des rampants, restant en contact avec le sol à tout moment. Cela limite leur vitesse“.
Les robots mous les plus rapides jusqu’à présent pouvaient se déplacer à des vitesses allant jusqu’à 0,8 longueur de corps par seconde sur des surfaces plates et solides. La nouvelle catégorie de robots souples, appelée “Leveraging Elastic instabilities for Amplified Performance” (LEAP), est capable d’atteindre des vitesses allant jusqu’à 2,7 longueurs de corps par seconde, soit plus de trois fois plus vite, à une fréquence d’actionnement basse d’environ 3 Hz. Ces nouveaux robots sont également capables de courir sur des pentes raides, ce qui peut être difficile, voire impossible, pour des robots mous qui exercent moins de force contre le sol.
Ces robots LEAP “galopants” mesurent environ 7 centimètres de long et pèsent environ 45 grammes.
Les chercheurs ont également démontré que la conception LEAP pouvait améliorer la vitesse de nage des robots mous. En attachant une nageoire plutôt que des pieds, un robot LEAP a pu nager à une vitesse de 0,78 longueur de corps par seconde, contre 0,7 longueur de corps par seconde pour le robot souple le plus rapide qui nageait auparavant.
“Nous avons également démontré l’utilisation de plusieurs robots souples travaillant ensemble, comme des pinces, pour saisir des objets”, explique M. Yin. “En réglant la force exercée par les robots, nous avons pu soulever des objets aussi délicats qu’un œuf, ainsi que des objets pesant 10 kilos ou plus”.
Les chercheurs notent que ce travail sert de preuve de concept et sont optimistes quant à la possibilité de modifier la conception pour faire des robots LEAP encore plus rapides et plus puissants.
“Les applications potentielles comprennent les technologies de recherche et de sauvetage, où la vitesse est essentielle, et la robotique de fabrication industrielle”, explique M. Yin. “Par exemple, imaginez une robotique de chaîne de production plus rapide, mais toujours capable de manipuler des objets fragiles. “Nous sommes ouverts à la collaboration avec le secteur privé pour affiner les moyens d’intégrer cette technologie dans leurs opérations”.
Sources originales :
https://advances.sciencemag.org/content/6/19/eaaz6912
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-05/ncsu-ibc050420.php
Des muscles artificiels humains pour faire marcher les robots
