Les robots sauterelles sont rendus possibles grâce à un nouveau contrôle de verrouillage amélioré

Si les animaux et les insectes peuvent sauter à travers l’herbe et le sable, pourquoi pas les robots ? Sarah Bergbreiter, professeur de génie mécanique, a découvert que les chercheurs n’ont pas à chercher bien loin pour activer cela dans les robots. Les mécanismes de verrouillage existants qui étaient autrefois considérés comme un interrupteur “marche” ou “arrêt” pour libérer l’énergie stockée peuvent également être utilisés pour contrôler les performances de saut sur une large gamme de terrains.

“Je suis intéressé par la façon dont nous pouvons construire ces très petits robots très fonctionnels qui peuvent se déplacer dans divers environnements”, a déclaré Bergbreiter. “Traditionnellement, les robots sauteurs sont étudiés sur des surfaces rigides, donc concevoir un sauteur qui peut fonctionner efficacement sur des substrats mous est un grand pas pour la robotique.”

L’équipe de Bergreiter a utilisé un modèle mathématique pour illustrer comment le loquet joue un rôle dans la capacité du système à adapter ses performances de saut avant de tester ses résultats sur un robot “cavalier”.

“Nous avons découvert que le verrou peut non seulement assurer la médiation de la production d’énergie, mais également le transfert d’énergie entre le cavalier et l’environnement d’où il saute”, explique Bergbreiter. “Lorsque vous utilisez un loquet rond, nous pouvons retarder le saut et permettre au robot de profiter du recul du substrat.”

L’équipe a testé son sauteur sur une branche d’arbre et a observé que la branche reculait avant que le sauteur ne décolle. Cela a prouvé que le sauteur récupérait une partie de l’énergie initialement perdue par la branche de l’arbre.

De manière inattendue, l’équipe de Bergbreiter a découvert qu’un verrou pointu (rayon nul) surpassait parfois son verrou arrondi contrairement aux prédictions du modèle. Dans ces cas, la branche d’arbre est entrée en collision avec le robot après le décollage, provoquant une forme non conventionnelle de récupération d’énergie à partir de la bosse du substrat. La bosse a donné au cavalier une énergie supplémentaire lui permettant de surpasser le cavalier à verrouillage arrondi bien contrôlé.

“Maintenant que nous comprenons l’espace de conception naturel, nous pouvons construire quelque chose qui tire parti de la conformité de ces substrats souples”, déclare Berbreiter.

Les biologistes sont également motivés à comprendre cet espace afin de discerner comment les organismes biologiques, comme les sauterelles, sont capables de contrôler leur production d’énergie lorsqu’ils sautent dans l’herbe.

“Il a été presque impossible de concevoir des robots contrôlés de la taille d’un insecte, car ils sont lancés en quelques millisecondes. Désormais, nous avons plus de contrôle sur le fait que nos robots sautent d’un pied ou trois. Ou nous pouvons simplement le faire sauter de manière cohérente malgré de grandes variations. C’est vraiment fascinant que le verrou, dont nous avons déjà besoin dans nos robots, puisse être utilisé pour contrôler des sorties que nous n’aurions pas pu contrôler auparavant.

L’ouvrage est publié dans la Journal de l’interface de la Royal Society.