Un nouveau matériau qui change de forme peut se déplacer comme un robot

Un nouveau matériau qui change de forme peut se déplacer comme un robot

Le textile intelligent de l’équipe de l’UNSW permet la reconfiguration du tissu qui produit des structures de morphing de forme telles que ce papillon et cette fleur qui peuvent se déplacer à l’aide de l’hydraulique. Crédit : Université de la Nouvelle-Galles du Sud

Les ingénieurs ont développé une nouvelle classe de textiles intelligents capables de changer de forme et de transformer un matériau bidimensionnel en structures 3D.

L’équipe de la Graduate School of Biomedical Engineering de l’UNSW Sydney et du Tyree Foundation Institute of Health Engineering (Tyree iHealthE), dirigée par le Dr Thanh Nho Do, a produit un matériau construit à partir de minuscules “muscles” artificiels mous, qui sont de longs silicones. tubes remplis de fluide qui sont manipulés pour se déplacer via l’hydraulique.

Ces muscles artificiels, qui sont entourés d’une bobine hélicoïdale de fibres traditionnelles, peuvent être programmés pour se contracter ou se dilater dans une variété de formes en fonction de sa structure initiale.

L’équipe de recherche, qui a publié ses dernières découvertes dans Rapports scientifiques et Robotique douce a déclaré que le nouveau textile intelligent pourrait avoir un large éventail d’applications dans de nombreux domaines différents.

Celles-ci incluent potentiellement une utilisation comme vêtement de compression dans des scénarios médicaux et de santé, comme dispositif d’assistance portable pour ceux qui ont besoin d’aide pour se déplacer, et même comme robots mous à changement de forme qui peuvent aider à la récupération des personnes piégées dans des espaces confinés.

Tissu actif

Le textile intelligent de l’équipe du laboratoire de robotique médicale de l’UNSW peut soit être attaché à un matériau passif existant, soit les muscles artificiels peuvent être entrelacés avec du fil traditionnel pour créer un tissu actif.

“Ces” textiles fluides intelligents “profitent de la pression hydraulique et ajoutent la réponse rapide, la légèreté, la grande flexibilité et la petite taille des muscles artificiels mous. En effet, nous avons donné à nos textiles intelligents la capacité d’expansion et de contraction exactement de la même manière. en tant que fibres musculaires humaines », a déclaré le Dr Do, maître de conférences à Scientia.






Les ingénieurs de l’UNSW présentent la nouvelle classe de textiles intelligents capables de changer de forme et de transformer un matériau bidimensionnel en structures 3D. Crédit : Université de la Nouvelle-Galles du Sud

“Nos textiles intelligents peuvent être programmés pour effectuer divers mouvements et déformations souhaités, tels que des structures de changement de forme de 2D à 3D. Ce matériau présente des avantages significatifs car il est fabriqué à partir de muscles artificiels mous miniatures qui offrent une structure fine, flexible et hautement conformable. .

“Nous proposons qu’il puisse être utilisé pour développer de nouveaux dispositifs de compression médicale, par exemple, qui sont discrets et conduisent à de meilleurs résultats médicaux. Les patients ayant une mauvaise circulation sanguine pourraient bénéficier de vêtements intelligents qui se contractent pour appliquer la pression souhaitée sur les veines superficielles et aider approvisionnement en sang.

“Les athlètes utilisent également des vêtements de compression pour récupérer plus rapidement et réduire les douleurs musculaires après l’entraînement, et notre textile intelligent a le potentiel d’être utilisé dans ce domaine. Nous envisageons que notre matériau pourrait être utilisé pour développer des exosquelettes souples permettant aux personnes handicapées de marcher. encore ou augmenter la performance humaine.

“La plupart des technologies existantes dans ce domaine sont toujours basées sur des combinaisons robotiques rigides, mais nous espérons pouvoir créer un exosquelette léger et doux qui ressemble et se sent comme des leggings qui peuvent être portés comme des vêtements normaux. Cela pourrait alors aider ceux qui ont mobilité réduite pour marcher.”

Un nouveau matériau qui change de forme peut se déplacer comme un robot

Dans un article publié dans Rapports scientifiques, l’équipe de l’UNSW a montré différentes approches pour créer des textiles intelligents à partir de fibres musculaires artificielles. Crédit : Université de la Nouvelle-Galles du Sud

Robots mous

En plus des appareils portables, l’équipe, y compris Ph.D. étudiants du laboratoire de robotique médicale de l’UNSW, dont le premier auteur de l’étude, Phuoc Thien Phan, et ses collaborateurs, le professeur Scientia Nigel Lovell, directeur de l’École supérieure de génie biomédical et directeur de Tyree iHealthE, et le Dr Hoang-Phuong Phan de l’École de mécanique et ingénierie de fabrication – sont également enthousiasmés par l’opportunité de développer des robots dits mous qui peuvent effectuer une gamme de tâches utiles.

“Les robots traditionnels sont efficaces lorsqu’ils travaillent dans des environnements structurés, mais ils sont assez rigides et rencontrent des problèmes pour gérer des contextes inconnus d’environnements changeants”, a déclaré Phuoc Thien Phan. “Les robots normaux ne peuvent pas changer de forme ou commencer comme un matériau plat bidimensionnel pour pouvoir accéder à de petits espaces, puis se transformer en un objet tridimensionnel.”

Le professeur Scientia Nigel Lovell a déclaré : “Les robots mous utilisant notre textile intelligent peuvent façonner le changement et être mis en œuvre comme un mécanisme de levage, comme lors du sauvetage de personnes dans des bâtiments effondrés ou d’autres environnements dangereux, ou comme une pince tubulaire souple – dans nos expériences, nous pourrions soulever objets environ 346 fois le poids du matériau.”

L’équipe de l’UNSW a déposé une demande de traité de coopération en matière de brevets (PCT) autour de la nouvelle technologie et continue de travailler sur de nouveaux développements, y compris l’intégration d’une pompe miniature souple et de modules de communication sans fil qui permettront un système autonome.

La validation clinique est également en cours en ce qui concerne les vêtements de compression intelligents, les dispositifs d’assistance portables et les interfaces haptiques douces.

Le nouveau textile intelligent a également le potentiel d’aider les cœurs défaillants à pomper le sang dans tout le corps, surtout s’il peut être automatiquement synchronisé avec le rythme cardiaque pour augmenter la fonction cardiaque.


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Plus d’information:
Phuoc Thien Phan et al, Textiles intelligents utilisant des fibres musculaires artificielles entraînées par fluide, Rapports scientifiques (2022). DOI : 10.1038/s41598-022-15369-2

Phuoc Thien Phan et al, Torsion et tressage de fibres musculaires artificielles souples entraînées par des fluides pour des applications robotiques, Robotique douce (2021). DOI : 10.1089 / soro.2021.0040

Fourni par l’Université de Nouvelle-Galles du Sud

Citation: Un nouveau matériau qui change de forme peut se déplacer comme un robot (13 juillet 2022) récupéré le 13 juillet 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-07-shape-shifting-material-robot.html

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