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Un robot à la fois dur et mou qui se déplace en sautant

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Grâce à l'impression 3D, une équipe de l'université d'Harvard (États-Unis) a fabriqué un robot dont le corps combine de façon graduelle rigidité et souplesse pour lui permettre de se déplacer en sautant sans risque de s'endommager. Cette technique ouvre la voie à la conception de robots souples et résistants qui pourront recevoir des systèmes de locomotion plus performants.

Un étonnant robot sauteur à la fois mou et solide  La grande majorité des robots sont rigides et construits en métal. Leur vitesse et leur précision les rendent complexes à produire et parfois dangereux pour les humains travaillant à leurs côtés. Pour éviter ces problèmes, des scientifiques de l'université d'Harvard on développé un robot à la fois mou et rigide. Démonstration en vidéo. 

Combiner la précision et la vitesse d'un robot rigide avec la robustesse et la résilience d'un robot mou, c'est ce qu'ont réussi à faire des ingénieurs du Microrobotics Lab de l'université d'Harvard en créant un robot mou doté d'un système de propulsion autonome beaucoup plus rapide que ce qui se faisait jusqu'à présent. Ces mêmes chercheurs, qui travaillent au sein du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, avaient déjà développé un robot mou capable de résister au froid, au feu et même à l'écrasement par une voiture. Mais il était très lent et peu précis. Il a donc fallu trouver le moyen d'intégrer dans un corps souple un système de propulsion efficace fait de pièces rigides.

Le principal défi technique résidait dans l'interface entre les parties rigides et souples afin d'éviter tout risque de rupture ou de défaillance mécanique lors des mouvements. Une fois de plus, c'est la nature qui a livré la solution. Dans l'article paru dans la revue Science, l'équipe d'Harvard explique qu'elle s'est inspirée de certains organismes vivants dont le corps présente une rigidité graduelle. Les chercheurs ont eu recours à l'impression 3D pour reproduire ce principe en fabriquant un corps qui présente une transition graduelle entre les parties rigides supportant le mécanisme de propulsion et les parties molles qui absorbent les chocs.

La fabrication se fait en une seule étape durant laquelle différents matériaux sont déposés en neuf couches qui vont de la plus rigide à la plus souple vers les parties extérieures. « En ayant recours à une stratégie matérielle graduelle, nous avons considérablement réduit la concentration de contraintes que l'on trouve habituellement sur les interfaces entre les composants rigides et souples, ce qui donne un robot extrêmement durable », explique le professeur Robert Wood, fondateur du Microrobotics Lab. Il n'y a pas de pièces en mouvement, pas d'articulations, le robot se déplace en bondissant grâce à un propulseur à combustion.

La structure de l’engin se compose de deux parties : un corps souple en forme de coupole auquel sont fixés trois pieds pneumatiques ; un module rigide qui contient le système de propulsion protégé par un bouclier semi-rigide. © Harvard University

Un système pneumatique à combustion

Pour se déplacer, le robot gonfle ses pieds pneumatiques afin d'incliner son corps dans la direction où il veut aller. Puis, le système de propulsion composé de deux cartouches d'oxygène et de butane met à feu ce mélange pour provoquer une explosion qui catapulte le robot. Les sauts à la verticale peuvent atteindre jusqu'à six fois la hauteur de l'appareil. En déplacement latéral, un saut équivaut à la moitié de la largeur du robot.

Pour le moment, cet engin n'a pas d'autre finalité que la preuve de concept qu'il apporte en matière de technique de fabrication. Mais, pour les chercheurs d'Harvard, un pas important vient d'être franchi vers la création de robots robustes, capables de changer de forme pour se conformer à leur environnement mais aussi mieux adaptés à un contact direct avec les humains. « Cette capacité de fabriquer des robots mous composés de matériaux qui reproduisent la rigidité graduelle de structures vivantes ouvre la voie à la production de masse de robots qui, dans le futur, pourront s'intégrer de façon transparente dans nos foyers, au travail ou dans les salles d'opération », concluent-ils.

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Ce robot aux allures d’engin spatial inaugure une nouvelle technique de fabrication par impression 3D qui permet de créer une structure à la rigidité graduelle qui protège les parties les plus fragiles tout en assurant une souplesse à même d’absorber les chocs. © Wyss Institute at Harvard University
Ce robot aux allures d’engin spatial inaugure une nouvelle technique de fabrication par impression 3D qui permet de créer une structure à la rigidité graduelle qui protège les parties les plus fragiles tout en assurant une souplesse à même d’absorber les chocs. © Wyss Institute at Harvard University