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Des robots souples qui imitent la vie
Des ingénieurs de Harvard ont mis au point une méthode d’impression 3D permettant de créer des machines flexibles qui se courbent et se déplacent sur commande, de manière similaire aux muscles réels. Dans une étude parue dans le journal Advanced Materials, cette équipe présente un procédé de fabrication qui intègre le mouvement directement dans les structures souples lors de l’impression.
L’innovation au cœur de la tête d’impression
L’astuce principale de cette avancée réside dans la tête d’impression. Au lieu de ne déposer qu’un seul matériau, une buse à double matériau rotative crée une coque extérieure flexible autour d’un gel temporaire, et cela en un seul passage continu.
En faisant tourner la buse, le positionnement du canal interne dans chaque filament est déterminé. Lorsque la couche extérieure se solidifie, le gel est retiré, laissant ainsi des canaux creux qui peuvent être pressurisés avec de l’air. Ces canaux sont responsables de la flexion, avec la direction et l’intensité décidées lors de la fabrication plutôt qu’après l’assemblage.
Le résultat est un dispositif souple produit en un seul passage, sans avoir recours à des moules ou à des couches multiples, éléments traditionnellement utilisés dans la fabrication de robots souples.
Conception du mouvement avant l’apparence
Le contrôle du mouvent est intégré dans la conception même. En ajustant la géométrie de chaque filament, les chercheurs peuvent influencer la manière dont la structure s’inclinera, se tordra ou se pliera une fois qu’elle est gonflée.
Les brins imprimés peuvent être soit droits, soit en arc, ou encore empilés pour créer des motifs en relief, permettant aux feuilles planes de s’enrouler et aux formes segmentées de se plier de manière précise. Dans leurs démonstrations en laboratoire, l’équipe a réussi à créer un actionneur en forme de fleur spirale et un préhenseur inspiré de la main, avec des articulations capables de se plier.
Pour réaliser des constructions plus complexes comme le préhenseur, les chercheurs ont utilisé une stratégie de cheminement en spirale connecté, facilitant la création de formes compliquées en un seul mouvement fluide.
Au lieu d’installer des mécanismes séparés plus tard, le comportement de la structure est déterminé par son architecture imprimée.
Accélérer le passage du concept à l’essai
Cette méthode facilite également le processus de développement. Dans le domaine de la robotique souple traditionnelle, il est souvent nécessaire de concevoir et de fabriquer des moules avant même de commencer les tests, ce qui ralentit les itérations et enferme les conceptions trop tôt.
Avec cette nouvelle approche, un ajustement numérique peut précéder un nouvel impression et une nouvelle série de tests sans nécessiter d’outils supplémentaires. Ce cycle plus court permet d’expérimenter plus facilement avec de nouvelles géométries et d’améliorer les performances.
Des systèmes conçus pour des missions précises dans des espaces restreints
Les systèmes de robots souples sont de plus en plus recherchés dans des contextes où les machines rigides ne suffisent pas, particulièrement dans le domaine de la santé. Les appareils capables de se plier et de se comprimer sont mieux adaptés pour naviguer dans des espaces confinés ou délicats, comme à l’intérieur du corps humain.
L’équipe de Harvard met en avant les applications potentielles dans la robotique chirurgicale et les technologies d’assistance, où le mouvement contrôlé et la conformité des matériaux sont fondamentaux. Les chercheurs ont également déposé un brevet pour leur méthode d’impression, montrant qu’ils envisagent des applications en dehors du laboratoire.
Après avoir expédié environ 5 500 unités l’année dernière, Unitree vise désormais à atteindre 20 000 robots humanoïdes d’ici 2026.
FAQ
Quels types d’applications peuvent bénéficier des robots souples?
Les robots souples sont particulièrement adaptés à la chirurgie, à la réhabilitation physique et à des interventions dans des environnements sensibles.
Comment la méthode d’impression 3D est-elle unique?
Elle permet d’intégrer directement le mouvement dans la conception des structures tout en réduisant le besoin de moules complexes.
Est-ce que ces robots peuvent interagir avec les humains?
Oui, ils sont conçus pour être sûrs et flexibles, ce qui les rend adaptés à des interactions directes avec les personnes dans des environnements médicalisés.
Quelles sont les prochaines étapes pour cette technologie?
Les chercheurs prévoient d’explorer des designs encore plus sophistiqués tout en cherchant à commercialiser leurs innovations.
Où peut-on en savoir plus sur les avancées dans ce domaine?
Des ressources supplémentaires peuvent être trouvées sur des plateformes scientifiques comme Advanced Materials et sur les sites des laboratoires impliqués.
