Un bras de robot avec une amplitude de mouvement sans précédent

Dans le laboratoire CREATE de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), sous la direction de Josie Hughes, une importante découverte a été réalisée dans le domaine de la robotique douce. S’inspirant du mouvement polyvalent des trompes d’éléphant et des tentacules de poulpe, l’équipe a introduit le héliocoïde élagué – une nouvelle structure robotique qui promet une plus grande conformité et contrôle dans les conceptions robotiques.

Grâce à une combinaison d’observation biologique pointue et de modélisation computationnelle, les chercheurs ont maintenant dévoilé un bras de robot doux capable de tâches complexes, assurant des interactions humain-robot plus sûres.

Une nouvelle structure pour la robotique douce

Le professeur Hughes a souligné l’importance de ce développement : « Grâce à l’invention d’une nouvelle structure architecturée, l’héliocoïde élagué, nous avons conçu un bras de robot qui excelle en contrôle, en amplitude de mouvement, et en sécurité. Lorsque la nouvelle architecture est combinée avec une action distribuée – où plusieurs actionneurs sont placés tout au long d’une structure ou d’un dispositif – ce bras de robot a une vaste amplitude de mouvement, une grande précision, et est intrinsèquement sûr pour l’interaction humaine. »

Alors que les robots traditionnels sont rigides, souvent les rendant inadaptés pour des tâches délicates ou des interactions humaines proches, le bras de robot doux de CREATE est conçu pour des interactions plus sûres avec les humains et une adaptabilité à une plus grande variété de tâches.

Avec une combinaison sans précédent de flexibilité et de précision, la nature douce et conforme du bras réduit les risques potentiels lors des interactions humain-robot. Cela ouvre des portes pour son application dans les soins de santé, les soins aux personnes âgées, et plus encore.

Des applications variées et prometteuses

Contrairement à leurs homologues rigides, le bras de robot doux peut s’adapter à différentes formes et surfaces, ce qui en fait un outil idéal pour des tâches complexes comme la cueillette de fruits ou la manipulation d’objets fragiles.

Dans l’industrie, il pourrait devenir la solution de choix pour les chaînes de montage délicates, travaillant aux côtés des humains, augmentant leur capacité au lieu de les remplacer.

L’industrie agricole pourrait également bénéficier de sa douceur dans la manipulation des cultures, accompagnant les travailleurs pour alléger leur charge de travail pendant les périodes de récolte intenses.

Une architecture innovante

Le cœur de la recherche réside dans l’architecture novatrice du bras robotique. Les chercheurs ont de manière créative modifié une spirale semblable à un ressort, qu’ils appellent un ‘héliocoïde‘, en élaguant des parties de celui-ci pour lui donner diverses fonctionnalités. Cet acte apparemment simple leur a permis de contrôler précisément comment la spirale devient flexible ou rigide dans différentes directions.

En ajustant sa forme, ils peuvent rendre la partie intérieure résistante à l’écrasement et la partie extérieure suffisamment flexible pour se plier facilement.

En synthèse

Les avancées réalisées par l’Université Suisse symbolisent un changement crucial dans le domaine de la robotique. Les applications robotiques traditionnelles, dominées par la mécanique rigide, pourraient voir une évolution vers ce homologue plus doux et plus adapté à l’homme. Un brevet a été déposé pour ce premier manipulateur doux commercial, et une start-up conjointe EPFL et TU Delft a été lancée sous le nom de Helix Robotics.

Comme le résume bien le professeur Hughes, « La fusion d’observations pointues de la nature avec une modélisation computationnelle précise a révélé le potentiel de la robotique douce pour les applications commerciales futures. En avançant, notre objectif est de rapprocher les robots des humains, non seulement en proximité mais aussi en compréhension et en collaboration. Nous espérons que ce bras de robot doux exemplifie un avenir où les machines assistent, complètent, et comprennent les besoins humains plus profondément que jamais auparavant. »

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que l’héliocoïde élagué ?

L’héliocoïde élagué est une nouvelle structure robotique développée par l’équipe du laboratoire CREATE de l’EPFL. Elle est inspirée du mouvement polyvalent des trompes d’éléphant et des tentacules de poulpe, et promet une plus grande conformité et contrôle dans les conceptions robotiques.

Quels sont les avantages de ce bras de robot doux ?

Le bras de robot doux excelle en contrôle, en amplitude de mouvement, et en sécurité. Il a une vaste amplitude de mouvement, une grande précision, et est intrinsèquement sûr pour l’interaction humaine. De plus, il est capable de s’adapter à différentes formes et surfaces, ce qui le rend idéal pour des tâches complexes.

Quelles sont les applications potentielles de ce bras de robot doux ?

Le bras de robot doux peut être utilisé dans les soins de santé, les soins aux personnes âgées, l’industrie, et l’agriculture. Il peut être utilisé pour des tâches délicates comme la cueillette de fruits ou la manipulation d’objets fragiles, et peut travailler aux côtés des humains, augmentant leur capacité au lieu de les remplacer.

Comment a été conçu ce bras de robot doux ?

Les chercheurs ont modifié une spirale semblable à un ressort, qu’ils appellent un ‘héliocoïde’, en élaguant des parties de celui-ci pour lui donner diverses fonctionnalités. Ils ont utilisé des méthodes computationnelles pour évaluer la structure géométrique optimale pour un maximum d’espace de travail et de conformité.

Qu’est-ce que cela signifie pour le futur de la robotique ?

Cette avancée symbolise un changement crucial dans le domaine de la robotique. Les applications robotiques traditionnelles, dominées par la mécanique rigide, pourraient voir une évolution vers ce homologue plus doux et plus adapté à l’homme. Une start-up conjointe EPFL et TU Delft a été lancée sous le nom de Helix Robotics.

Les résultats, détaillant à la fois la structure et la méthodologie, sont une collaboration avec le département de robotique cognitive de TU Delft et ont été publiés dans le nouveau journal de Nature, npj Robotics (« Trimmed helicoids: an architectured soft structure yielding soft robots with high precision, large workspace, and compliant interactions »). https://doi.org/10.1038/s44182-023-00004-7