Des robots ressemblant à des méduses pourraient un jour nettoyer les océans du monde

Pour construire le robot, l’équipe a utilisé des actionneurs électrohydrauliques à travers lesquels l’électricité circule. Les actionneurs servent de muscles artificiels qui alimentent le robot. Autour de ces muscles se trouvent des coussins d’air ainsi que des composants souples et rigides qui stabilisent le robot et le rendent étanche. De cette façon, la haute tension traversant les actionneurs ne peut pas entrer en contact avec l’eau environnante. Une alimentation électrique fournit périodiquement de l’électricité à travers des fils fins, provoquant la contraction et l’expansion des muscles. Cela permet au robot de nager avec grâce et de créer des tourbillons sous son corps.

“Lorsqu’une méduse nage vers le haut, elle peut piéger des objets sur son chemin en créant des courants autour de son corps. De cette façon, elle peut également collecter des nutriments. Notre robot fait également circuler l’eau autour d’elle. Cette fonction est utile pour collecter des objets. tels que les particules de déchets. Il peut ensuite transporter la litière à la surface, où il peut ensuite être recyclé. Il est également capable de collecter des échantillons biologiques fragiles tels que les œufs de poisson. Pendant ce temps, il n’y a pas d’impact négatif sur l’environnement environnant. L’interaction avec des espèces aquatiques est douce et presque sans bruit », explique Tianlu Wang. Il est post-doctorant au département d’intelligence physique du MPI-IS et premier auteur de la publication.

Son co-auteur Hyeong-Joon Joo du Département des matériaux robotiques poursuit : “On estime que 70 % des déchets marins coulent dans les fonds marins. Les plastiques représentent plus de 60 % de ces déchets et mettent des centaines d’années à se dégrader. Par conséquent, nous a vu un besoin urgent de développer un robot pour manipuler des objets tels que les déchets et les transporter vers le haut. Nous espérons que les robots sous-marins pourraient un jour aider à nettoyer nos océans.

Les Jellyfish-Bots sont capables de déplacer et de piéger des objets sans contact physique, fonctionnant seuls ou à plusieurs en combinaison. Chaque robot fonctionne plus rapidement que d’autres inventions comparables, atteignant une vitesse allant jusqu’à 6,1 cm/s. De plus, Jellyfish-Bot ne nécessite qu’une faible puissance d’entrée d’environ 100 mW. Et il est sans danger pour les humains et les poissons si le matériau polymère isolant le robot devait un jour être déchiré. Pendant ce temps, le bruit du robot ne peut pas être distingué des niveaux de fond. De cette façon, Jellyfish-Bot interagit doucement avec son environnement sans le déranger, tout comme son homologue naturel.

Le robot est constitué de plusieurs couches : certaines rigidifient le robot, d’autres servent à le maintenir à flot ou à l’isoler. Une autre couche de polymère fonctionne comme une peau flottante. Des muscles artificiels électriques connus sous le nom de HASEL sont intégrés au milieu des différentes couches. Les HASEL sont des sachets en plastique remplis de diélectrique liquide partiellement recouverts d’électrodes. L’application d’une haute tension aux bornes d’une électrode la charge positivement, tandis que l’eau environnante est chargée négativement. Cela génère une force entre l’électrode chargée positivement et l’eau chargée négativement qui pousse l’huile à l’intérieur des poches d’avant en arrière, provoquant la contraction et la relaxation des poches – ressemblant à un vrai muscle. Les HASEL peuvent supporter les fortes contraintes électriques générées par les électrodes chargées et sont protégés contre l’eau par une couche isolante. Ceci est important, car les muscles HASEL n’avaient jamais été utilisés auparavant pour construire un robot sous-marin.

La première étape a consisté à développer Jellyfish-Bot avec une électrode à six doigts ou bras. Dans la deuxième étape, l’équipe a divisé l’électrode unique en groupes séparés pour les actionner indépendamment.

“Nous avons réussi à saisir des objets en faisant fonctionner quatre des bras comme une hélice et les deux autres comme une pince. Ou nous n’avons actionné qu’un sous-ensemble des bras, afin de diriger le robot dans différentes directions. Nous avons également examiné comment nous peut faire fonctionner un collectif de plusieurs robots. Par exemple, nous avons pris deux robots et les avons laissés prendre un masque, ce qui est très difficile pour un seul robot. Deux robots peuvent également coopérer pour porter de lourdes charges. Cependant, à ce stade, notre Jellyfish-Bot a besoin d’un fil. C’est un inconvénient si nous voulons vraiment l’utiliser un jour dans l’océan », déclare Hyeong-Joon Joo.

Peut-être que les fils alimentant les robots appartiendront bientôt au passé. « Notre objectif est de développer des robots sans fil. Heureusement, nous avons franchi la première étape vers cet objectif. Nous avons intégré tous les modules fonctionnels comme la batterie et les pièces de communication sans fil afin de permettre une future manipulation sans fil », poursuit Tianlu Wang. L’équipe a fixé une unité de flottabilité en haut du robot et une batterie et un microcontrôleur en bas. Ils ont ensuite emmené leur invention se baigner dans l’étang du campus Max Planck de Stuttgart et ont pu la diriger avec succès. Jusqu’à présent, cependant, ils ne pouvaient pas ordonner au robot sans fil de changer de cap et de nager dans l’autre sens.