L'équipe crée un robot continu modulaire basé sur des tubes pliés en origami.

9 Juin 2023 caractéristique

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par Ingrid Fadelli , Tech Xplore

Au cours des dernières années, les roboticiens ont créé un nombre croissant de systèmes autonomes basés sur différentes structures et conceptions. Parmi ceux-ci se trouvent les robots modulaires, qui sont composés d'éléments ou de "modules" différents qui peuvent être reconfigurés pour effectuer des tâches spécifiques de manière plus efficace.

L'origami, l'art asiatique du pliage du papier pour créer des formes décoratives 3D, peut être une source d'inspiration précieuse pour la création de structures robotiques modulaires. C'est parce qu'il offre des modèles et des motifs prédéfinis à travers lesquels des feuilles de matériaux en 2D peuvent être transformées en structures 3D élaborées avec différentes propriétés mécaniques.

Récemment, des chercheurs de l'Université de Guangzhou, de l'Université de Yanshan et d'autres universités de Chine ont créé un nouveau robot modulaire continu construit à partir d'une série de tubes basés sur un pliage origami spécifique, connu sous le nom de pliage Miura. Ce robot, introduit dans un article pré-imprimé publié sur SSRN, peut se contracter et se courber selon des motifs spécifiques pour accomplir différentes tâches.

'Plier une feuille plate sous un motif de pli spécifique peut former un tube origami tridimensionnel, qui a prouvé qu'il exhibe des propriétés mécaniques uniques et des applications d'ingénierie larges,' ont déclaré Junfeng He, Guilin Wen et leurs collègues à Tech Xplore. 'Dans cette étude, un tube origami dérivé de Miura est conçu et ses conditions précises de fermeture circulaire et ses propriétés mécaniques sont analysées, révélant que le tube origami a des caractéristiques de rigidité programmables.'

Le pliage Miura est un motif origami qui se traduit par le pliage d'une surface plate en une structure de surface plus petite. Ce pliage a été utilisé pour créer différentes technologies qui peuvent bénéficier de ce changement de forme, notamment de grandes panneaux solaires pour satellites, qui peuvent être lancés pliés sur eux-mêmes puis déployés dans l'espace.

Dans le cadre de leur étude, He, Wen et leurs collègues ont utilisé ce pliage pour créer des tubes flexibles, qui ont ensuite servi de base pour leur robot. Ces tubes sont basés sur une feuille de chlorure de polyvinyle (PVC), un matériau robuste parfois utilisé pour créer des dispositifs médicaux, des tuyaux et des isolations pour les câbles.

Ce matériau présente plusieurs caractéristiques avantageuses, notamment la flexibilité et une résistance élevée lorsqu'il est plié ou comprimé. Par conséquent, les tubes qui servent de colonne vertébrale du robot modulaire sont flexibles et peuvent être pliés, comprimés et tordus sans se casser.

Pour évaluer la viabilité de leur conception et la robustesse des structures origami sur lesquelles elle est basée, les chercheurs ont créé un robot prototype composé de trois modules de tubes flexibles. Ce robot peut à la fois se plier sur lui-même pour réduire sa taille et se courber sur le côté.

'Trois fils d'acier séparés entraînent chaque module pour réaliser un mouvement de contraction ou de flexion indépendant,' ont expliqué He, Wen et leurs collègues dans leur article. 'L'installation unifiée de moteurs entraînés par fil d'acier à l'extrémité de la base confère au robot un espace intérieur léger, interconnecté, une grande évolutivité et une structure souple.'

He, Wen et leurs collègues ont évalué leur prototype au cours d'une série d'expériences et ont constaté qu'il pouvait réussir à accomplir avec succès deux tâches différentes. La première consiste à s'amarrer sur sa base lorsqu'il se trouve dans un espace étroit, et la seconde, qui nécessite l'installation d'un préhenseur magnétique au sommet de sa structure, implique de tenir et de soulever des objets.

Dans le futur, cette nouvelle conception modulaire basée sur l'origami pourrait être utilisée pour créer d'autres robots capables de résoudre efficacement différents problèmes du monde réel. De plus, le travail de cette équipe pourrait inspirer la création d'autres structures flexibles basées sur l'origami pouvant servir de colonne vertébrale à d'autres systèmes robotiques.

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