Des sauts de géant pour les robots de la taille d’un insecte

Une équipe d’ingénieurs aux Etats-Unis a récemment publié une étude inédite sur le mouvement de saut en longueur de robots à l’échelle des insectes, fabriqués grâce à l’impression 3D. Cette découverte pourrait servir à de nouvelles applications dans les domaines de l’agriculture et de la maintenance.

Publiée dans la revue Smart Materials and Structures, cette étude dirigée par le professeur Sameh Tawfick à Université de l’Illinois (USA) fait suite à une précédente publication du même laboratoire sur le saut vertical de robots à l’échelle des insectes.

Son laboratoire, le Kinetic Materials Research Group, se concentre sur le développement de muscles artificiels dans le cadre de ses recherches sur la fabrication de matériaux bio-inspirés.

« C’est la première fois, à ma connaissance, que quelqu’un démontre le saut en longueur chez des robots à l’échelle des insectes », a précisé le Professeur Tawfick. « C’est important car cela donne au robot une mobilité planifiée, où il peut maintenant sauter de A à B, traversant un terrain plus accidenté que sa propre taille. »

Un design inspiré de la sauterelle

La performance de saut chez les robots à l’échelle des insectes était auparavant entravée par les processus de fabrication à petite échelle et la disponibilité limitée de matériaux et d’actionneurs miniatures. L’équipe du Professeur Tawfick a utilisé des actionneurs musculaires artificiels enroulés et la fabrication additive par projection pour produire un design de robot élastomère monolithique inspiré du mécanisme de saut d’une sauterelle.

« Nous avons utilisé un design à quatre barres pour le saut, inspiré de la sauterelle, qui est un sauteur exceptionnel », a expliqué le chercheur. Alors qu’une sauterelle a quatre pattes non liées, lui permettant de marcher et de sauter, le robot de leur étude repose sur un seul muscle servant un système de liaison.

Un prototype léger et performant

Le prototype à l’échelle des insectes a un corps élastomère léger et un muscle artificiel fait de fil de pêche en nylon enroulé et traité thermiquement. Le laboratoire avait précédemment développé des machines pour produire ces bobines miniatures. Les chercheurs ont conçu et testé 108 itérations de robots produites par fabrication additive, le plus petit ayant une masse de 0,216 grammes et la capacité de sauter 60 fois sa taille corporelle en distance horizontale.

Des applications prometteuses

Le développement d’un robot à l’échelle des insectes capable de sauts en longueur est significatif pour les applications agricoles et de maintenance qui bénéficient de l’évaluation non destructive. Par exemple, les robots futurs pourraient être équipés de capteurs pour recueillir des données en contactant une culture ou en explorant l’intérieur d’une machine.

« Ces robots peuvent atteindre des endroits que les drones ne peuvent actuellement pas atteindre », a ajouté le Professeur Tawfick. « Ils sont peu coûteux à fabriquer en masse, ce qui leur confère une grande utilité pour la détection en tant que flotte. »

En synthèse

Les prochaines étapes de l’équipe seront d’explorer la planification du mouvement afin que les robots exécutent des sauts de manière efficace tout en maximisant la durée de vie de la batterie et en trouvant le chemin de mouvement le plus efficace. Ils utiliseront également un cadre pour étudier les facteurs d’incertitude introduits par le mouvement de saut.

« Notre rêve pour l’avenir est d’avoir une petite mission dans laquelle le robot exécute plusieurs sauts jusqu’à ce qu’ils atteignent une cible », a dit le Professeur Tawfick. « Cela nous permettrait de tester sa capacité à se rendre à un point désigné, à recueillir des images et à revenir à son point de départ. »

Les chercheurs sont également impatients de voir leurs méthodes utilisées par d’autres dans le domaine. « L’une des forces de notre étude est que d’autres chercheurs peuvent utiliser notre modèle théorique pour produire quelque chose de similaire », a conclu Sameh Tawfick. « Nous sommes ravis que le monde sache que nous avons maintenant un robot capable de réaliser des sauts en longueur.»

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le robot à l’échelle des insectes?

C’est un robot de petite taille, comparable à celle d’un insecte, qui a été conçu pour imiter les mouvements de saut en longueur des insectes, grâce à l’impression 3D.

Qui a développé ce robot?

Ce robot a été développé par une équipe d’ingénieurs de l’Université de l’Illinois, dirigée par le professeur Sameh Tawfick.

Quelle est la particularité de ce robot?

La particularité de ce robot est sa capacité à sauter en longueur, une première pour un robot de cette taille. Il peut traverser des terrains plus accidentés que sa propre taille.

Quelles sont les applications potentielles de ce robot?

Ce robot pourrait être utilisé dans les domaines de l’agriculture et de la maintenance, pour recueillir des données ou explorer l’intérieur de machines, par exemple.

Quels sont les prochains objectifs de l’équipe de recherche?

L’équipe de recherche prévoit d’explorer la planification du mouvement pour optimiser l’efficacité des sauts du robot et maximiser la durée de vie de la batterie. Ils souhaitent également tester sa capacité à atteindre un point désigné, à recueillir des images et à revenir à son point de départ.

Principaux enseignements

Références

Smart Materials and Structures, University of Illinois, Kinetic Materials Research Group

Légende illustration principale : Une pièce de vingt-cinq cents à côté du petit robot montre son échelle.

Article : « Miniature soft jumping robots made by additive manufacturing » – DOI: 10.1088/1361-665X/acf41e

Article adapté du contenu de l’auteur : Taylor Tucker