Plus petit qu’une puce, le robot peut marcher, se plier, se tordre, tourner et sauter

À seulement un demi-millimètre de large, les minuscules crabes peuvent se plier, se tordre, ramper, marcher, tourner et même sauter. Les chercheurs ont également développé des robots de taille millimétrique ressemblant à des chenilles, des grillons et des coléoptères. Bien que la recherche soit exploratoire à ce stade, les chercheurs pensent que leur technologie pourrait rapprocher le domaine de la réalisation de micro-robots capables d’effectuer des tâches pratiques dans des espaces étroitement confinés.

La recherche sera publiée mercredi 25 mai dans la revue Robotique scientifique. En septembre dernier, la même équipe a présenté une micropuce ailée qui était la plus petite structure volante jamais fabriquée par l’homme.

“La robotique est un domaine de recherche passionnant, et le développement de robots à micro-échelle est un sujet amusant pour l’exploration universitaire”, a déclaré John A. Rogers, qui a dirigé les travaux expérimentaux. “Vous pourriez imaginer des micro-robots comme des agents pour réparer ou assembler de petites structures ou des machines dans l’industrie ou comme des assistants chirurgicaux pour nettoyer les artères obstruées, pour arrêter les saignements internes ou pour éliminer les tumeurs cancéreuses – le tout dans des procédures peu invasives.”

“Notre technologie permet une variété de modalités de mouvement contrôlées et peut marcher à une vitesse moyenne de la moitié de la longueur de son corps par seconde”, a ajouté Yonggang Huang, qui a dirigé les travaux théoriques. “C’est très difficile à réaliser à de si petites échelles pour les robots terrestres.”

Pionnier de la bioélectronique, Rogers est titulaire de la chaire Louis Simpson et Kimberly Querrey de science et génie des matériaux, de génie biomédical et de chirurgie neurologique à la McCormick School of Engineering et à la Feinberg School of Medicine de Northwestern et directeur du Querrey Simpson Institute for Bioelectronics (QSIB). Huang est titulaire de la chaire Jan et Marcia Achenbach de génie mécanique et de génie civil et environnemental à McCormick et membre clé du QSIB.

Plus petit qu’une puce, le crabe n’est pas alimenté par du matériel complexe, de l’hydraulique ou de l’électricité. Au lieu de cela, sa puissance réside dans la résilience élastique de son corps. Pour construire le robot, les chercheurs ont utilisé un alliage à mémoire de forme qui se transforme en sa forme “mémorisée” lorsqu’il est chauffé. Dans ce cas, les chercheurs ont utilisé un faisceau laser balayé pour chauffer rapidement le robot à différents endroits ciblés sur son corps. Une fine couche de verre ramène élastiquement cette partie correspondante de la structure à sa forme déformée lors du refroidissement.

Au fur et à mesure que le robot passe d’une phase à une autre – déformé à la forme mémorisée et vice-versa – il crée une locomotion. Non seulement le laser contrôle à distance le robot pour l’activer, mais la direction de balayage du laser détermine également la direction de marche du robot. Un balayage de gauche à droite, par exemple, fait bouger le robot de droite à gauche.

“Parce que ces structures sont si minuscules, le taux de refroidissement est très rapide”, a expliqué Rogers. “En fait, la réduction de la taille de ces robots leur permet de fonctionner plus rapidement.”

Pour fabriquer une si petite créature, Rogers et Huang se sont tournés vers une technique qu’ils ont introduite il y a huit ans – une méthode d’assemblage pop-up inspirée d’un livre pop-up pour enfant.

Tout d’abord, l’équipe a fabriqué des précurseurs des structures du crabe marchant dans des géométries plates et planes. Ensuite, ils ont collé ces précurseurs sur un substrat en caoutchouc légèrement étiré. Lorsque le substrat étiré est relâché, un processus de flambage contrôlé se produit, ce qui fait que le crabe “surgit” dans des formes tridimensionnelles définies avec précision.

Avec cette méthode de fabrication, l’équipe de Northwestern a pu développer des robots de différentes formes et tailles. Alors pourquoi un crabe peekytoe ? Nous pouvons remercier les étudiants de Rogers et Huang pour cela.

“Avec ces techniques d’assemblage et ces concepts de matériaux, nous pouvons construire des robots marcheurs avec presque toutes les tailles ou formes 3D”, a déclaré Rogers. “Mais les étudiants se sont sentis inspirés et amusés par les mouvements de rampement latéraux des petits crabes. C’était un caprice créatif.”

Vidéo: https://youtu.be/1IP7jptXjgQ

Source de l’histoire :

Matériaux fourni par Université du nord-ouest. Original écrit par Amanda Morris. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.