Les insectes inspirent de minuscules robots capables d’accomplir des tâches dans des espaces difficiles d’accès et des environnements inhospitaliers.
Les ingénieurs de l’Université de Pittsburgh créent des robots inspirés des insectes qui peuvent surveiller des endroits difficiles d’accès.
Ces créatures anciennes peuvent se faufiler dans les plus petites fissures, se glisser dans des espaces étroits et survivre dans des environnements difficiles : Il n’y a pas beaucoup d’espaces qui sont interdits à un insecte.
C’est pourquoi les chercheurs de l’Université de Pittsburgh ont créé de minuscules robots inspirés des insectes, capables d’effectuer des tâches dans des espaces difficiles d’accès et des environnements inhospitaliers.
“Ces robots pourraient être utilisés pour accéder à des zones confinées pour l’imagerie ou l’évaluation environnementale, prélever des échantillons d’eau ou effectuer des évaluations structurelles”, a déclaré Junfeng Gao, qui a dirigé les travaux en tant que doctorant en génie industriel à la Swanson School of Engineering. “Partout où vous voulez accéder à des endroits confinés – où un insecte pourrait aller mais pas une personne – ces machines pourraient être utiles”.
Pour de nombreuses créatures en dessous d’une certaine taille, comme les fourmis à mâchoires, les crevettes-manteaux et les puces, sauter sur une surface est plus économe en énergie que de ramper. Ces mouvements impulsifs ont été reproduits dans les robots, qui sont constitués d’un muscle artificiel en polymère.
“C’est un peu comme si on chargeait une flèche dans un arc et qu’on la tirait : les robots s’accrochent pour accumuler de l’énergie, puis la libèrent dans un élan impulsif pour avancer”, explique M. Ravi Shankar, professeur d’ingénierie industrielle à Pitt, dont le laboratoire a dirigé les recherches. “Habituellement, l’actionnement des muscles artificiels avec lesquels nous travaillons est assez lent. Nous avons été attirés par la question suivante : “Comment pouvons-nous prendre ce muscle artificiel et l’utiliser pour générer une activation par saut plutôt qu’une activation lente ?”.
Le robot inspiré des insectes conçu par le laboratoire de M. Ravi Shankar. Crédit : The Shankar Research Group
La réponse se trouve dans l’interaction entre l’ordre moléculaire et la géométrie.
“La forme composite incurvée du muscle polymère lui permet d’accumuler de l’énergie lorsqu’il est alimenté. La façon dont les molécules sont alignées dans le muscle s’inspire du monde naturel, où leur action combinée crée de l’énergie dans la structure”, a déclaré Mohsen Tabrizi, co-auteur de l’étude et doctorant en génie industriel à la Swanson School. “Ceci est accompli en n’utilisant pas plus que quelques volts d’électricité”.
La polyvalence des mouvements et la légèreté de la structure permettent aux robots – qui ont à peu près la taille d’un criquet – de se déplacer sur des surfaces mobiles comme le sable aussi facilement que sur des surfaces dures, et même de sauter sur l’eau.
Référence : “Molecularly Directed, Geometrically Latched, Impulsive Actuation Powers Sub-Gram Scale Motility” par Junfeng Gao, Arul Clement, Mohsen Tabrizi et M. Ravi Shankar, 1 octobre 2021, Technologies des matériaux avancés.
DOI : 10.1002/admt.202100979
