Robotique

La robotique douce et les matériaux qui pourraient révolutionner le domaine

La robotique douce et les matériaux qui pourraient révolutionner le domaine


Si quelqu'un dit robotique, votre esprit évoque probablement une image d'Arnold Schwarzenegger dans Le Terminator ou un morceau de métal et de plastique pointu traversant le sol. Ce n’est pas la peur de Skynet qui nous empêche d’avancer. Ce sont les matériaux actuellement disponibles pour le développement de la robotique. Cependant, les innovations récentes dans la construction de matériaux pourraient changer à tout jamais notre façon de voir la robotique. Jetons un coup d'œil à sa robotique douce sous-domaine.

Qu'est-ce que «Soft Robotics»?

Robot Fishlike à corps mou [Source de l'image: Wikimedia Commons]

La robotique douce est un terme qui gagne en popularité. Il fait référence au fait que ces robots n'auront pas les arêtes vives et les poignées dures qui accompagnent la robotique traditionnelle. La robotique douce a des bords plus doux et un toucher plus délicat. Cela leur permet de terminer le travail que les robots classiques ne peuvent pas accomplir.

Traditionnellement, pour ramasser quelque chose avec un bras robotique, vous deviez connaître les spécifications de taille de l'article et les programmer dans l'ordinateur. Essayer de ramasser quelque chose de fragile, comme un œuf, donne généralement une omelette.

La robotique douce utilise des matériaux plus souples et plus flexibles dans sa construction. Dans la plupart des cas, ils peuvent ramasser des objets de différentes tailles et formes sans programmer chaque élément spécifique.

Quels types de matériaux s'appliquent à la robotique douce?

Métal liquide imprimé pour plus de flexibilité

Lorsque vous pensez à une imprimante à jet d'encre, vous pensez probablement à l'imprimante de bureau posée sur votre bureau. Avez-vous déjà imaginé une imprimante à jet d'encre qui imprime du métal? Le métal liquide imprimé utilise la technologie à jet d'encre pour imprimer l'électronique flexible utilisée dans les robots souples.

Le métal liquide normal serait trop épais pour passer à travers une tête à jet d'encre. Pour le rendre imprimable, les nanoparticules métalliques sont mélangées à un solvant comme l'éthanol. Il permet au métal de passer à travers la tête d'impression dans le motif souhaité. Une fois imprimé, l'éthanol s'évapore et laisse le métal liquide derrière.

Une fois que le métal imprimé est pressé pour faire adhérer les particules, le métal est à nouveau capable de conduire des données ou de l'électricité. Les applications potentielles du matériau sont actuellement à l'étude, ainsi que la manière dont le métal liquide réagit à diverses surfaces. Les utilisations actuelles dans le domaine de l'électronique comprennent les électrodes, les interconnexions et les antennes. La flexibilité du métal liquide se prête bien à la robotique douce.

Caoutchouc de silicone liquide pour corps souples

Le caoutchouc de silicone liquide est sans doute l'un des outils les plus polyvalents utilisés pour la robotique douce. Il peut être moulé dans n'importe quelle forme. Le LSR est un matériau durable et flexible, résistant aux moisissures et aux bactéries. Il peut également contenir du matériel et des circuits directement intégrés.

Une micrographie SEM de la vue latérale d'une surface en caoutchouc de silicone [Source de l'image:Wikimedia Commons]

Une variété d'applications utilisent couramment trois types différents de LSR:

- LSR de qualité alimentaire - Sans danger pour les aliments, souvent utilisé pour tout mouler, des gâteaux aux friandises à la gélatine.

- LSR de qualité médicale - Utile pour les outils en caoutchouc et les implants. Le LSR de qualité médicale peut être autoclavé pour la stérilisation et offre une polyvalence incroyable dans une variété d'applications à une étonnante variété de températures. Il est également chimiquement stable. Les produits chimiques ou nettoyants avec lesquels il pourrait entrer en contact ne l'affecteront pas.

- LSR conducteur - Conçu pour conduire les signaux électriques directement à travers le matériau. Idéal pour une utilisation dans les circuits flexibles et la robotique douce.

Bien que le LSR ne puisse actuellement pas être imprimé en 3D, il peut être moulé dans des moules imprimés en 3D, ce qui rend les applications possibles presque infinies. Son utilisation la plus récente de la robotique douce était dans l'Octobot, que les scientifiques de Harvard ont construit en 2016. Ce circuit fluide à l'intérieur de son corps en caoutchouc souple était un nouveau saut dans la technologie robotique douce.

Verre métallique pour des engrenages durables

Le verre métallique est un autre élément qui change la donne dans le domaine de la robotique. Bien que le «verre métallique» puisse ressembler à un oxymore, c'est en fait le meilleur nouveau matériau pour des engrenages à mouvement fluide pour le mouvement robotique.

Normalement, lorsque vous faites fondre du métal, les atomes se déplacent au hasard et, lorsqu'ils sont refroidis, ils se solidifient de manière aléatoire. Le verre métallique n’est pas un mélange de métal et de verre - au contraire, c’est du métal qui est chauffé et refroidi rapidement à la température idéale pour le piéger dans un état cristallin. L'état cristallin transforme efficacement le métal en verre.

Échantillon de verre métallique en vrac [Source de l'image: Wikimedia Commons]

Ces engrenages sont parfaits pour les environnements extrêmement froids, tels que Mars. Les engrenages peuvent fonctionner sans aucune sorte de lubrification, même aux températures les plus froides. Curiosity, le rover actuellement sur Mars, doit chauffer le lubrifiant pour engrenages à chaque fois qu'il doit changer de position. Avec ces nouveaux engrenages en verre métallique, un rover pourrait fonctionner sur la lune de Jupiter Europa, qui ne chauffe jamais à plus de -260 degrés F (-160 C) sans avoir besoin de lubrifiant pour engrenages.

Au fur et à mesure que nous nous étendrons dans le système solaire, nous aurons besoin de matériaux comme le verre métallique pour pouvoir construire des équipements capables de survivre dans des environnements glaciaux. Malheureusement, ce matériau fonctionne mieux à des températures froides et pourrait ne pas bien fonctionner dans des conditions chaudes telles que celles auxquelles nous ferions face sur Mercure ou Vénus.

Applications pour Soft Robotics

La robotique douce a tellement d'applications auxquelles nous n'avons même pas encore pensé, de la médecine aux voyages dans l'espace et à tout le reste. Des robots souples en LSR de qualité médicale peuvent être utilisés pour minimiser les dommages chirurgicaux lors de chirurgies robotiques mini-invasives. Les robots chirurgicaux traditionnels ont des bords très durs et ne se déplacent pas aussi facilement que les robots mous.

Sur Mars ou au-delà, les robots mous pourraient être les mains qui construisent les habitats dont nous aurons besoin pour soutenir la vie humaine au-delà de notre planète d'origine. Les chercheurs travaillent déjà sur un robot doux conçu pour nager dans les océans glacés d'Europe.

Les robots souples ne ressembleront à rien de ce que nous associons à la robotique. Ils marcheront à la surface des planètes extraterrestres. Ils feront des découvertes dans des endroits qu'aucun humain ne pourrait espérer survivre. Ils ont le potentiel de changer la médecine robotique et d'améliorer l'efficacité des chirurgies assistées par robot. Des robots mous pourraient se faufiler dans les plus petites fissures pour trouver des survivants piégés sous les décombres, creuser dans le sol meuble pour trouver des mines terrestres pour protéger les soldats ou les civils ou nager dans les profondeurs de l'océan pour trouver ce que nous n'avons pas encore découvert.

Si vous voulez que votre propre droïde de protocole marche derrière vous, vous pourriez être déçu. Avec la tendance à la robotique douce, votre droïde de protocole pourrait être un petit calmar posé sur votre épaule ou un chien robotique qui suit vos talons.

Avec des matériaux souples et moulables pouvant fonctionner dans des environnements à la fois difficiles et conviviaux, les possibilités et les applications ne sont limitées que par notre imagination.

[Source de l'image en vedette: Lori Sanders / Université Harvard]

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