Ce mini-robot est au carrefour de la mécanique, de l'électronique, de la biologie et de la physique. © Georgia Tech

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Des mini-robots, plus petits que des fourmis, imprimés en 3D

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Des chercheurs de Georgia Tech, aux États-Unis, ont créé un nouveau type de minuscule robot alimenté par les vibrations d'ultrasons ou de haut-parleurs miniatures. Imprimé en 3D, ce mini-robot ne mesure que deux millimètres de long pour un poids de 5 milligrammes.

Une équipe de chercheurs de la Georgia Institute of Technology aux États-Unis a mis au point de minuscules robots qui fonctionnent grâce aux vibrations. Dans un article publié dans le Journal of Micromechanics and Microengineering, les scientifiques décrivent un « vibrobot » ou « bristlebot », un minuscule robot dont les pattes sont constituées de poils et d'un actionneur oscillant qui génère des vibrations.

Ce genre de robot est déjà connu et peut être fabriqué, par exemple, avec une tête de brosse à dents, un petit moteur et une pile électrique. Les vibrations du moteur déforment les pattes souples, ce qui suffit à faire avancer ces petits robots. La version des chercheurs diffère par sa taille, pesant seulement cinq milligrammes et mesurant deux millimètres de long, soit la taille de la plus petite des fourmis. Ces robots comportent quatre ou six pattes, et un actionneur en titano-zirconate de plomb d'une épaisseur de 0,3 millimètre.

De minuscules robots imprimés en 3D

La structure du robot est créée grâce à une technique d'impression 3D par lithographie appelée polymérisation à deux photons (TPP). Cette technologie utilise un matériau photopolymérisable, qui durcit donc au contact d'une lumière suffisamment forte. Un cube de ce matériau sous forme de résine est placé sur l'imprimante 3D. Un laser se déplace pour effectuer l'impression, et le matériau se polymérise au point focal du laser. Une fois la structure créée au sein du cube, il suffit de le laver pour en retirer l'excédent et découvrir le produit imprimé. Le processus est assez rapide pour leur permettre de tester de nombreuses configurations différentes, mais les chercheurs souhaiteraient trouver une méthode plus efficace pour pouvoir en créer des centaines ou des milliers.

Ces minuscules robots ne mesurent que deux millimètres de long, 1,8 millimètre de large, et 0,8 millimètre d'épaisseur, pour un poids de 5 milligrammes. La taille n'est pas limitée par l'imprimante, capable de réaliser des robots plus petits, mais par la force d'adhésion. Des robots plus petits peuvent adhérer à la surface sur laquelle ils sont posés et peuvent être impossibles à séparer des pinces utilisées pour les attraper.

Comme aucune batterie ne peut être intégrée sur un élément aussi petit, l'alimentation est assurée par des vibrations. © Georgia Tech

Des robots capables d’alimenter des capteurs

Ils sont tellement petits qu'il n'existe pas de pile adaptée. Les vibrations sont donc fournies pour l'instant par un actionneur piézoélectrique externe qui duplique les effets de celui intégré aux robots, mais ils fonctionnent également avec un haut-parleur. Dans cette configuration, l'actionneur à l'intérieur des robots pourrait être utilisé pour produire un courant électrique, par exemple pour alimenter des capteurs embarqués.

Ils entrent en résonance à une fréquence de vibration aux alentours de 6,3 kHz, mais la taille et la forme des robots influence la fréquence exacte. Les chercheurs peuvent donc varier la fréquence et l’amplitude des vibrations pour commander plus particulièrement certains robots. Les chercheurs souhaitent créer un système de pilotage en combinant deux capteurs de tailles légèrement inégales qui répondraient donc à des fréquences différentes. L'équipe de scientifiques souhaite également développer des robots qui peuvent sauter et nager, afin qu'ils puissent affronter les conditions réelles hors du laboratoire.

  • Des chercheurs ont mis au point des robots aussi petits que des fourmis.
  • Imprimés en 3D, ils sont alimentés par des vibrations externes.
  • À terme, les chercheurs aimeraient qu'ils soient capables de nager et sauter de manière autonome.
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