Les scientifiques ont créé une main robotique souple et évolutive basée sur plusieurs matériaux.

2 septembre 2023

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par Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Les robots à base de matériaux souples sont souvent meilleurs pour reproduire l'apparence, les mouvements et les capacités des êtres humains et des animaux. Bien qu'il existe maintenant d'innombrables robots souples, beaucoup d'entre eux sont difficiles à produire à grande échelle, en raison du coût élevé de leurs composants ou de leur processus de fabrication complexe.

Des chercheurs de l'Université de Coimbra au Portugal ont récemment développé une nouvelle main robotique souple qui pourrait être plus abordable et plus facile à fabriquer. Leur conception, présentée dans Cyborg and Bionic Systems, intègre des actionneurs souples avec un exosquelette, tous deux pouvant être produits à l'aide de techniques évolutives.

"La plupart des robots sont faits de matériaux rigides", a déclaré Pedro Neto, l'un des chercheurs ayant mené l'étude, à Tech Xplore. "Cependant, lorsque nous observons les animaux, nous remarquons que leurs corps peuvent être composés de parties dures (comme les squelettes) et de parties molles (comme les muscles). Certains animaux, comme les vers de terre, sont entièrement mous. En nous inspirant de la nature, nous anticipons que la prochaine génération de robots intégrera des composants faits de matériaux souples ou, dans certains cas, pourra être entièrement constituée de parties molles."

Par rapport aux robots rigides, les systèmes robotiques souples pourraient être plus sûrs et pourraient mieux coexister avec les humains ou les animaux, tant à l'extérieur qu'à l'intérieur. Par exemple, s'ils entrent en collision avec des humains, des animaux ou des objets dans leur environnement, ces robots sont moins susceptibles de causer des dommages importants ou des blessures.

L'objectif principal du travail récent de Neto et de ses collègues était de développer une nouvelle main robotique souple à la fois sûre et abordable. Une telle main serait théoriquement plus facile à déployer à grande échelle, stimulant ainsi de nouvelles recherches et innovations dans le domaine de la robotique.

"Nous avons exploité l'analyse par éléments finis pour optimiser la conception avant de fabriquer physiquement la main, réduisant ainsi les coûts de prototypage", a expliqué Neto. "L'utilisation de l'impression 3D régulière s'est avérée efficace en imprimant directement certaines pièces en matériaux souples et en imprimant des moules en matériaux rigides."

La main robotique souple créée par Neto et ses collègues est basée sur plusieurs matériaux différents. Sa structure soigneusement conçue avait pour but de reproduire l'apparence et la fonctionnalité des mains humaines, reproduisant leurs mouvements et leurs capacités.

"La configuration de la main robotique consiste en cinq actionneurs souples, correspondant chacun à un doigt, et un exosquelette pour favoriser la flexibilité des doigts", a déclaré Neto. "Un contrôleur ON-OFF maintient les angles de flexion spécifiés des doigts, permettant à la main de saisir efficacement des objets de formes, de poids et de dimensions variés."

Jusqu'à présent, les chercheurs ont évalué les performances de leur main robotique lors d'une série de simulations et d'expériences. Leurs premiers résultats sont très prometteurs, car la main a pu saisir avec succès de nombreux objets de différentes formes, poids et tailles.

"La principale contribution est le système de conception-fabrication intégré qui utilise l'analyse par éléments finis pour optimiser la conception avant leur fabrication", a déclaré Neto. "Cette réalisation a le potentiel d'accroître l'accessibilité des mains robotiques souples tout en réduisant les coûts et en éliminant les procédures de conception-fabrication généralement longues, qui reposent souvent sur des flux de travail itératifs intensifs en ressources."

A l'avenir, la main robotique souple développée par cette équipe de chercheurs pourrait être utilisée par des équipes universitaires et des roboticiens individuels pour tester de nouveaux algorithmes d'intelligence artificielle (IA) et d'autres outils informatiques visant à améliorer les capacités des robots. De plus, sa conception pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour la fabrication à faible coût de robots humanoïdes capables d'aider les humains dans leurs activités quotidiennes.

"Nos prochaines études se concentreront sur l'amélioration de la fabrication d'actionneurs et de capteurs souples, afin d'améliorer l'accessibilité des robots souples à un public plus large", a ajouté Neto. "Le contrôle des robots souples à l'aide de l'intelligence artificielle est un autre sujet de recherche sur lequel nous travaillons."

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