Des robots souples réactifs inspirés de la pulvérisation d’une bouteille de ketchup

Des robots souples réactifs inspirés de la pulvérisation d'une bouteille de ketchup

1 crédit

Une soupape de pression intelligemment conçue permet aux robots mous de réagir à leur environnement sans avoir besoin de contrôle par ordinateur, révèlent les chercheurs de l’AMOLF dans leur article de la revue Question. Cela rapproche les robots aux mouvements naturels et aux réponses tactiles similaires à ceux des organismes vivants de la réalité. Ces développements rendent les robots mous plus adaptés à l’exploration de terrains accidentés et inconnus ou à des applications médicales.

On considère encore souvent les robots comme des machines rigides contrôlées par un ordinateur central qui précalcule chaque pas. Inversement, les organismes vivants se déplacent en douceur car un comportement intelligent est enraciné dans leur corps. Ce serait idéal pour les robots qui doivent interagir continuellement avec les gens, comme ceux utilisés dans les soins médicaux. Les chercheurs dans le domaine de la robotique douce développent donc des robots fabriqués à partir de matériaux souples et flexibles qui peuvent répondre aux changements de leur environnement sans guidage extérieur.

Bas Overvelde, responsable du groupe Soft Robotic Matter à l’AMOLF : “Nous voulons créer des robots sans ordinateur central qui peuvent se déplacer et réagir à leur environnement grâce aux réflexes intégrés dans le corps du robot.” Dans la revue Question, l’équipe d’Overvelde présente un tel robot doux qui fonctionne sur la pression de l’air sans avoir besoin d’électronique. Il peut marcher et changer de rythme en réagissant à son environnement grâce à une valve intelligemment conçue.






Bouteille de ketchup

Au cœur du nouveau robot mou se trouve une “valve hystérétique”, c’est ainsi que les chercheurs se réfèrent à leur invention dans leur publication. Les étrangers peuvent reconnaître la valve comme une variante d’une ouverture de bouteille de ketchup. “La valve garantit que vous pouvez facilement doser le ketchup et que le liquide ne fuit pas de la bouteille”, explique Overvelde. “Mais, si vous retournez la bouteille et que vous la serrez très fort, le ketchup crachote parfois et fait des dégâts.” Cela se produit lorsque l’ouverture s’ouvre et se ferme de manière répétée et rapide. Les bouteilles modernes ont été adaptées pour qu’elles crachotent le moins possible, mais Overvelde et ses collègues ont cherché à savoir si ce comportement normalement indésirable pouvait permettre à un robot de se déplacer.

Des robots souples réactifs inspirés de la pulvérisation d'une bouteille de ketchup

1 crédit

Les chercheurs ont commencé avec un modèle informatique pour concevoir des caractéristiques telles que la rigidité des minuscules volets de l’ouverture de la valve. Après cela, les vannes ont été produites en versant du caoutchouc de silicone dans un moule précis imprimé en 3D. Avec un laser, ils ont ensuite découpé de petites encoches dans les valves. À la suite de cela, ils ont produit des vannes qui sont normalement fermées et s’ouvrent soudainement lorsque la pression devient suffisamment élevée. Les vannes ne se referment que lorsque la pression a considérablement diminué. Si vous connectez ce type de valve à une pompe et à un réservoir, vous créez automatiquement un rythme de montée en pression et de libération d’air. Avec cela, les muscles du robot souple sont alternativement gonflés et détendus.

Le nouveau composant semble simple, mais il a été découvert qu’il avait des pouvoirs cachés, explique AMOLF Ph.D. étudiant Luuk van Laake. “Lorsque nous avons construit un modèle informatique de deux vannes de ce type connectées au même réservoir, elles ont commencé à s’ouvrir alternativement avec une grande précision. C’était tout à fait inattendu, mais cela s’est avéré par la suite fonctionner également dans la pratique.” Sur la base de ce principe, les chercheurs ont pu construire un robot à quatre pattes avec une démarche naturelle qui ne nécessitait aucune commande externe. Et ils ont également géré un démonstrateur de main robotique douce avec cinq doigts tapotant en rythme.

Des robots souples réactifs inspirés de la pulvérisation d'une bouteille de ketchup

1 crédit

Répondre à l’environnement

Le rêve ultime des concepteurs de robots mous est un robot qui non seulement se déplace, mais réagit également à son environnement. Van Laake : “En fin de compte, vous voulez un robot qui modifie automatiquement sa démarche s’il rencontre un obstacle simplement parce que les muscles et les articulations réagissent au changement de pression.”

En laboratoire, la réactivité du robot à l’environnement a déjà fait ses preuves. Lorsque les chercheurs ont brièvement fermé un tube flexible en le serrant un peu, la pression dans le corps du robot a changé et le robot est alors passé à une démarche différente. “Nos robots mous réagissent à l’environnement sans qu’un ordinateur central ait besoin de le contrôler”, explique Van Laake.

Des robots souples réactifs inspirés de la pulvérisation d'une bouteille de ketchup

1 crédit

Efficacité

Nous avons encore un long chemin à parcourir avant d’avoir des robots mous au chevet du patient. Mais les chercheurs sont optimistes quant aux perspectives. Overvelde : “Avec notre robot, vous pouvez voir comment des composants simples peuvent être utilisés pour produire un comportement complexe sans avoir besoin d’un ordinateur qui calcule chaque mouvement.”

Selon Van Laake, un robot souple qui se déplace grâce à des réflexes naturels économisera non seulement de la puissance informatique, mais aussi de l’énergie. “Dans les organismes vivants, beaucoup de mouvements et de comportements émergent de la forme du corps et de la mécanique des muscles, au lieu que le cerveau dirige tous les mouvements.” Par exemple, notre cœur équilibre automatiquement la pression dans les ventricules gauche et droit et nous réutilisons l’énergie élastique stockée dans nos tendons à chaque pas que nous faisons. “C’est incroyablement efficace. Il y a encore énormément de comportements à explorer dans ce domaine.”


Les robots auto-apprenants vont de l’avant à toute vapeur


Plus d’information:
Johannes TB Overvelde, Un oscillateur à relaxation fluidique pour un actionnement séquentiel reprogrammable dans des robots mous, Question (2022). DOI : 10.1016/j.matt.2022.06.002. www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00297-1

Citation: Robots mous réactifs inspirés par la pulvérisation d’une bouteille de ketchup (8 juillet 2022) récupéré le 8 juillet 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-07-responsive-soft-robots-sputtering-ketchup.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. En dehors de toute utilisation loyale à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans l’autorisation écrite. Le contenu est fourni seulement pour information.