Des scientifiques développent le premier robot souple au monde avec un corps imprimé en 3D capable de sauter comme un être humain

Le premier robot souple imprimé en 3D au monde peut sauter comme un humain

Des chercheurs de l’Université de Harvard ont développé le premier robot avec un corps imprimé en 3D qui passe d’un noyau rigide à un extérieur souple et capable de plus de 30 sauts sans fil. Le robot est alimenté par une combinaison de butane et d’oxygène. Bien qu’il puisse sembler souple et spongieux à manipuler, un nouveau robot est fort à l’intérieur et prêt à sauter, ont déclaré les chercheurs.

“Nous pensons que rassembler des matériaux souples et rigides aidera à créer une nouvelle génération de robots rapides et alertes, plus sains et flexibles que leurs prédécesseurs et capables de travailler en toute sécurité aux côtés des humains,” a déclaré Michael Tolley, professeur adjoint de génie mécanique à l’Université de Californie - San Diego.

Tolley a déclaré que l’idée de mélanger des matériaux souples et durs dans le corps du robot venait de la nature. Par exemple, certaines espèces de moules ont un pied qui commence par être souple puis devient rigide au point de contact avec les rochers.

Les scientifiques ont déclaré que de tels robots sautants pourraient un jour être utilisés dans des environnements difficiles trop dangereux pour les humains, notamment parce que les robots sont capables de survivre à des chutes violentes et à d’autres conditions inattendues.

Les robots souples ont tendance à être lents, surtout lorsqu’ils accomplissent des tâches sans être reliés à des sources d’alimentation et à d’autres électroniques. Les chercheurs espèrent que leur travail permettra une meilleure intégration des composants rigides au sein des robots souples, qui se déplaceront alors plus rapidement sans compromettre la sécurité des humains qui travailleraient avec eux. Les couches rigides offrent une meilleure interface avec les cerveaux électroniques et les sources d’alimentation de l’appareil. Les couches souples le rendent moins vulnérable aux dommages lorsqu’il atterrit après un saut.

“Une application sauvage possible serait dans l’espace — sur la lune ou Mars ou d’autres planètes,” a déclaré Nicholas Bartlett, co-auteur de l’étude et roboticien à l’Université de Harvard. “Vous pourriez également penser à une utilisation plus pratique, comme des missions de recherche et de sauvetage dans des scénarios de catastrophe tels que des bâtiments effondrés, où un robot souple pourrait aller là où aucun robot à roues ne pourrait naviguer.”

Le robot alimenté par combustion a deux parties principales : un corps souple en forme de piston avec trois jambes pneumatiques et un composant central rigide contenant le mécanisme d’alimentation et de contrôle.

Le module central est protégé par un garde semi-souple créé avec une imprimante 3D. Pour commencer à se déplacer, le robot gonfle ses jambes pneumatiques pour incliner son corps dans la direction où il souhaite aller.

Harvard croit qu’il s’agit d’un sauteur puissant, atteignant jusqu’à six fois sa hauteur corporelle en sauts verticaux et la moitié de sa taille corporelle en sauts transversaux. Sur le terrain, le mouvement de saut pourrait être un moyen efficace de se déplacer rapidement et facilement autour des obstacles.

“La merveille des robots souples est qu’ils se prêtent bien à la cruauté,” a déclaré Nicholas Bartlett, premier auteur de l’article.

Le robot est composé de deux hémisphères imbriqués. L’hémisphère supérieur est comme une demi-coquille, imprimée en 3D en une seule pièce, avec neuf couches différentes de rigidité, créant une structure qui passe de la flexibilité semblable au caoutchouc à l’extérieur à une rigidité totale près du noyau.

Les chercheurs ont essayé plusieurs versions du design et ont conclu qu’un sommet entièrement rigide permettrait des sauts plus élevés. Mais un sommet plus flexible était plus susceptible de résister aux impacts à l’atterrissage, permettant au robot d’être réutilisé. Ils ont décidé d’opter pour le design plus flexible.

La moitié inférieure du robot est flexible et comprend une petite chambre où l’oxygène et le butane sont injectés avant qu’il ne saute. Après que les gaz aient été enflammés, cette moitié se comporte très semblablement à un ballon de basket qui se gonfle presque directement, propulsant le robot dans un saut. Lorsque la charge chimique est épuisée, l’hémisphère inférieur reprend sa forme d’origine.

Les deux hémisphères entourent un module central rigide qui abrite une carte de circuit personnalisée, une source d’alimentation haute tension, une batterie, un mini-compresseur d’air, une cellule de carburant au butane et d’autres composants. La recherche a été publiée dans le magazine Science.

L’augmentation de la largeur des matériaux adaptés aux imprimantes 3D permet aux ingénieurs de prototyper de nouveaux designs plus rapidement et de mettre fin à l’ancien adage selon lequel une complexité accrue entraîne nécessairement des coûts accrus.

“La robotique souple est un sous-domaine relativement prometteur, et l’impression 3D ajoute à la gamme de choses que nous pouvons faire de manière vraiment pratique,” a déclaré Wood.

La recherche a été publiée dans le magazine Science.