La prochaine génération de robots sera des métamorphes


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  • Les physiciens ont découvert une nouvelle façon de recouvrir les robots mous de matériaux qui leur permettent de se déplacer et de fonctionner de manière plus ciblée. La recherche, menée par l’Université britannique de Bath, est décrite aujourd’hui dans Avancées scientifiques.

    Les auteurs de l’étude pensent que leur modélisation révolutionnaire sur la « matière active » pourrait marquer un tournant dans la conception des robots. Avec le développement ultérieur du concept, il peut être possible de déterminer la forme, le mouvement et le comportement d’un solide mou non pas par son élasticité naturelle mais par l’activité contrôlée par l’homme sur sa surface.

    La surface d’un matériau mou ordinaire se rétrécit toujours en une sphère. Pensez à la façon dont l’eau perle en gouttelettes : le perlage se produit parce que la surface des liquides et autres matériaux mous se contracte naturellement dans la plus petite surface possible – c’est-à-dire une sphère. Mais la matière active peut être conçue pour agir contre cette tendance. Un exemple de cela en action serait une balle en caoutchouc enveloppée dans une couche de nano-robots, où les robots sont programmés pour travailler à l’unisson pour déformer la balle en une nouvelle forme prédéterminée (par exemple, une étoile).

    On espère que la matière active conduira à une nouvelle génération de machines dont le fonctionnement viendra du bas vers le haut. Ainsi, au lieu d’être régies par un contrôleur central (comme les bras robotiques d’aujourd’hui sont contrôlés dans les usines), ces nouvelles machines seraient constituées de nombreuses unités actives individuelles qui coopèrent pour déterminer le mouvement et la fonction de la machine. Cela s’apparente au fonctionnement de nos propres tissus biologiques, tels que les fibres du muscle cardiaque.

    En utilisant cette idée, les scientifiques ont pu concevoir des machines souples avec des bras en matériaux flexibles alimentés par des robots intégrés dans leur surface. Ils pourraient également adapter la taille et la forme des capsules d’administration de médicaments, en recouvrant la surface des nanoparticules d’un matériau actif réactif. Cela pourrait à son tour avoir un effet dramatique sur la façon dont un médicament interagit avec les cellules du corps.

    Les travaux sur la matière active remettent en cause l’hypothèse selon laquelle le coût énergétique de la surface d’un liquide ou d’un solide mou doit toujours être positif car une certaine quantité d’énergie est toujours nécessaire pour créer une surface.

    Le Dr Jack Binysh, premier auteur de l’étude, a déclaré: « La matière active nous fait regarder les règles familières de la nature – des règles comme le fait que la tension superficielle doit être positive – sous un nouveau jour. Voir ce qui se passe si nous enfreignons ces règles , et comment nous pouvons exploiter les résultats, est un endroit passionnant pour faire de la recherche. »

    L’auteur correspondant, le Dr Anton Souslov, a ajouté : « Cette étude est une preuve de concept importante et a de nombreuses implications utiles. Par exemple, la future technologie pourrait produire des robots mous qui sont beaucoup plus spongieux et mieux à même de ramasser et de manipuler des matériaux délicats. »

    Pour l’étude, les chercheurs ont développé une théorie et des simulations décrivant un solide mou 3D dont la surface subit des contraintes actives. Ils ont découvert que ces contraintes actives étendent la surface du matériau, entraînant le solide en dessous avec lui et provoquant un changement de forme global. Les chercheurs ont découvert que la forme précise adoptée par le solide pouvait alors être adaptée en modifiant les propriétés élastiques du matériau.

    Dans la prochaine phase de ces travaux, qui a déjà commencé, les chercheurs appliqueront ce principe général pour concevoir des robots spécifiques, tels que des bras souples ou des matériaux auto-nageants. Ils examineront également le comportement collectif – par exemple, ce qui se passe lorsque vous avez de nombreux solides actifs, tous emballés ensemble.

    Ce travail était une collaboration entre les universités de Bath et de Birmingham. Il a été financé par le Conseil de recherche en génie et en sciences physiques (EPSRC) par le biais du New Investigator Award no. EP/T000961/1.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université de Bath. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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