Pour un robot microscopique, les obstacles sont nombreux et difficilement surmontables. Pour assurer le mouvement, il faut imaginer des solutions ingénieuses et souvent différentes de celles de notre monde macroscopique. © pingingz, Fotolia

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Ce robot microscopique surmonte tous les obstacles

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Microscopique, tout-terrain, rapide... ce nouveau petit robot répondant au nom de μTUM (microTUM) se lance à l'assaut de tous les obstacles, dans l'espoir un jour de se faufiler dans le corps humain.

Comme son nom l'indique, μTUM - où TUM est l'abréviation de l'anglais tumbling (faire la roulade) -, est un robot de taille microscopique qui se déplace en culbutant sur lui-même grâce à un champ magnétique. L'objet en polymère, façonné par photolithographie - un procédé couramment employé dans la production des semi-conducteurs -, prend la forme d'un rectangle plat, dont les deux bouts plus épais sont aimantés, tandis que la zone du milieu est non magnétisée.

Le microrobot mesure 400 × 800 μm, soit 0,4 sur 0,8 mm, ce qui le rend plus petit qu'une tête d'épingle. Il peut rouler sur son côté le plus long, ou sur son côté le plus court, selon l'alignement des particules magnétiques incrustées à ses extrémités. Il peut atteindre une vitesse de 48 mm/s en milieu sec, ce qui équivaut à une distance égale à 60 fois sa taille par seconde ! Dans les milieux humides, μTUM peut atteindre une vitesse de 13,6 mm/s, soit 17 fois sa taille.

Dans cette vidéo, les concepteurs du μTUM vantent les mérites de leur microrobot tout-terrain. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais apparaissent alors. Cliquez ensuite sur la roue dentée à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire ». Choisissez « Français ». © Purdue University Mechanical Engineering, YouTube

Ce microrobot est dans la course pour une application en biomédecine

Les chercheurs de la Purdue University's School of Mechanical Engineering et de la Lawrence Technological University qui ont conçu μTUM l'ont soumis à un véritable parcours du combattant. Le microrobot s'est montré capable de franchir des bosses et des fossés, dans des milieux secs, humides ou visqueux, tels l'eau, l'huile de silicone, le miel... Il peut également escalader une pente inclinée de 60°, sèche ou humide. Toutes les prouesses de ce petit robot sont détaillées dans une publication parue dans le journal Micromachines.

Si aucun terrain ne fait peur à ce microrobot, il reste cependant vulnérable aux contraintes du milieu. À l'échelle microscopique, en effet, les microrobots sont à la merci des forces électrostatiques et des forces de van der Waals agissant entre les atomes ou les molécules. Ces forces plaquent le microrobot au sol. D'autre part, les fluides très visqueux, comme l'huile de silicone, freinent le déplacement. Les chercheurs ont donc misé sur un mode de locomotion particulier -- les roulades -- et sur un champ magnétique tournant, c'est-à-dire un champ dont la direction varie. Cela permet au robot de rester en permanence en contact avec le sol : les frottements créent de l'adhérence et facilitent l'escalade des obstacles.

La petite taille de μTUM est frappante quand elle est comparée à un cent de dollar américain (diamètre : 1,9 cm). Le petit robot aux extrémités noires est visible au centre de l’image. © Purdue University, Georges Ada

Les concepteurs de μTUM ambitionnent de le voir un jour intéresser la biomédecine. Sa petite taille, son autonomie, sa capacité à surmonter des obstacles et se déplacer dans des milieux difficiles -- comme ceux du corps humain -- font de lui un candidat tout désigné. Il servirait alors de véhicule de transport pour un médicament qui serait administré in vivo dans un organe ciblé. La cargaison pourrait être installée sur le dos de μTUM, entre les deux bords aimantés. Les chercheurs envisagent également de barder le microrobot de capteurs ou de caméras pour le guider à l'intérieur du corps.

Des robots de ce type représentent l'avenir de la biomédecine, car ils peuvent se faufiler à l'intérieur des organes, ou encore dans les vaisseaux sanguins. Les chercheurs s'échinent donc à en développer à des échelles de plus en plus réduites. Leurs potentielles applications sont effectivement innombrables et incluent le traitement du cancer.

  • μTUM est un robot de taille microscopique, qui se déplace en roulant sous l’action d’un champ magnétique. Il devrait trouver une application en biomédecine, comme bon nombre de microrobots concurrents.
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