Des robots mous tordus naviguent dans des labyrinthes sans guidage humain ou informatique


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  • Des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord et de l’Université de Pennsylvanie ont développé des robots mous capables de naviguer dans des environnements complexes, tels que des labyrinthes, sans intervention humaine ou logicielle.

    « Ces robots mous démontrent un concept appelé » intelligence physique « , ce qui signifie que la conception structurelle et les matériaux intelligents sont ce qui permet au robot souple de naviguer dans diverses situations, par opposition à l’intelligence informatique », explique Jie Yin, auteur correspondant d’un article sur le travail. et professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial à NC State.

    Les robots mous sont constitués d’élastomères à cristaux liquides en forme de ruban torsadé, ressemblant à des rotini translucides. Lorsque vous placez le ruban sur une surface d’au moins 55 degrés Celsius (131 degrés Fahrenheit), qui est plus chaude que l’air ambiant, la partie du ruban touchant la surface se contracte, tandis que la partie du ruban exposée à l’air ne ne pas. Ceci induit un mouvement de roulis dans le ruban. Et plus la surface est chaude, plus elle roule vite. La vidéo des robots mous en forme de ruban peut être trouvée à https://youtu.be/7q1f_JO5i60.

    « Cela a déjà été fait avec des tiges à côtés lisses, mais cette forme a un inconvénient – lorsqu’elle rencontre un objet, elle tourne simplement sur place », explique Yin. « Le robot souple que nous avons fabriqué en forme de ruban torsadé est capable de négocier ces obstacles sans aucune intervention humaine ou informatique. »

    Le robot à ruban le fait de deux manières. Tout d’abord, si une extrémité du ruban rencontre un objet, le ruban tourne légèrement pour contourner l’obstacle. Deuxièmement, si la partie centrale du robot rencontre un objet, il « casse ». Le claquement est une libération rapide de l’énergie de déformation stockée qui fait que le ruban saute légèrement et se réoriente avant d’atterrir. Le ruban peut avoir besoin de s’enclencher plus d’une fois avant de trouver une orientation qui lui permette de négocier l’obstacle, mais finalement il trouve toujours un chemin clair vers l’avant.

    « En ce sens, cela ressemble beaucoup aux aspirateurs robotiques que de nombreuses personnes utilisent chez elles », déclare Yin. « Sauf que le robot mou que nous avons créé tire son énergie de son environnement et fonctionne sans aucune programmation informatique. »

    « Les deux actions, rotation et claquement, qui permettent au robot de négocier les obstacles fonctionnent sur un gradient », explique Yao Zhao, premier auteur de l’article et chercheur postdoctoral à NC State. « Le claquement le plus puissant se produit si un objet touche le centre du ruban. Mais le ruban se cassera quand même si un objet touche le ruban loin du centre, c’est juste moins puissant. Et plus vous êtes loin du centre, moins prononcé le claquement, jusqu’à ce que vous atteigniez le dernier cinquième de la longueur du ruban, ce qui ne produit pas du tout de claquement. »

    Les chercheurs ont mené plusieurs expériences démontrant que le robot mou en forme de ruban est capable de naviguer dans une variété d’environnements de type labyrinthe. Les chercheurs ont également démontré que les robots mous fonctionneraient bien dans des environnements désertiques, montrant qu’ils étaient capables de gravir et de descendre des pentes de sable meuble.

    « C’est intéressant et amusant à regarder, mais plus important encore, cela fournit de nouvelles informations sur la façon dont nous pouvons concevoir des robots mous capables de récolter l’énergie thermique des environnements naturels et de négocier de manière autonome des environnements complexes et non structurés tels que les routes et les déserts difficiles. » dit Yin.

    L’article, « Twisting for Soft Intelligent Autonomous Robot in Unstructured Environments », sera publié la semaine du 23 mai dans le Actes de l’Académie nationale des sciences. L’article a été co-écrit par NC State Ph.D. les étudiants Yinding Chi, Yaoye Hong et Yanbin Li ; ainsi que Shu Yang, professeur Joseph Bordogna de science et d’ingénierie des matériaux à l’Université de Pennsylvanie.

    Le travail a été réalisé avec le soutien de la National Science Foundation, dans le cadre des subventions CMMI-431 2010717, CMMI-2005374 et DMR-1410253.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université d’État de Caroline du Nord. Original écrit par Matt Shipman. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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