Le matériau intelligent se courbe et s’étend en réponse à un stimulus
Les chercheurs visent la conception de robots souples capables de se déplacer de manière autonome, imitant la façon dont les animaux et les plantes réagissent à leur environnement.
Les scientifiques pensent que ce qu’on appelle matériaux « intelligents » qui peuvent s’auto-actionner et se transformer de manière autonome sont prometteurs pour une gamme d’applications de nouvelle génération, avec le potentiel de changer les paradigmes de conception dans la robotique, la médecine et d’autres domaines.
Pour cela, une équipe de Université du Sud-Est en Chine a développé un nouveau matériau intelligent qui s’enroule sous la pression ou la contrainte mécanique de la même manière que les animaux et les plantes réagissent à leur environnement.
Les chercheurs avaient pour objectif de créer un matériau qui pourrait aider la robotique douce à imiter des comportements intelligents et autonomes dans la nature en combinant la détection et le mouvement contrôlé, ont-ils déclaré dans un résumé pour un article publié sur le travail dans la revue Matériaux appliqués et interfaces.
S’éloigner de la conception « clunky »
La reproduction typique de ce type de mouvement chez les robots nécessite une « dynamique complexe et maladroite », un scénario que les chercheurs aimeraient changer, selon une vidéo sur les travaux publiée sur YouTube.
Plus précisément, l’équipe visait à créer des pinces robotiques qui peuvent se déplacer plus naturellement afin d’être plus sûres lorsqu’elles travaillent aux côtés d’humains. Ils voulaient également que les robots aient la capacité de ramasser même des objets délicats qui peuvent être endommagés ou détruits si trop de pression est appliquée, ont déclaré les chercheurs.
« Idéalement, les robots mous pourraient imiter des comportements intelligents et autonomes dans la nature, combinant détection et mouvement contrôlé », a écrit l’équipe dans le résumé. Pour y parvenir, les chercheurs ont cherché à créer « une conception à unité unique » « qui répond aux stimuli environnementaux, tels que la pression mécanique ou l’étirement », ont-ils déclaré.
Pour résoudre leurs défis pour créer cette conception, les chercheurs se sont tournés vers le métal liquide. Ils ont appliqué un alliage de gallium-indium infusé de nickel sur un élastomère cristallin liquide (LCE) et ont magnétiquement déplacé le métal liquide en lignes pour former un circuit ininterrompu.
Pour garder le circuit protégé et en place – et également fournir un signal quant au moment où la chaleur appliquée faisait effet – les chercheurs ont utilisé un mastic silicone qui passe du rose au rouge foncé lorsqu’il est réchauffé.
Mouvement varié
Les chercheurs ont réalisé deux types de mouvement en appliquant les stimuli choisis au matériau qu’ils conçoivent. Lorsqu’ils ont appliqué un courant au matériau, celui-ci s’est recourbé à mesure que la température augmentait à mesure que le film prenait une couleur rouge plus foncée au fil du temps, ont découvert les chercheurs.
Sur la base de ces principes, l’équipe a utilisé le matériau pour développer des pinces robotiques capables de se déplacer de manière autonome en percevant et en répondant à la pression ou à l’étirement appliqué aux circuits. Lors de tests en laboratoire, les chercheurs ont démontré comment les pinces pouvaient saisir de petits objets ronds, puis les laisser tomber lorsque la pression était relâchée ou que le matériau était étiré.
Les chercheurs ont également façonné le film en une spirale qui se déroulerait avec un mouvement de rotation lorsqu’ils appliquaient une pression sur le circuit au bas de celui-ci pour montrer une autre façon d’utiliser le matériau. Ces deux scénarios de performance et ces matériaux peuvent être utilisés pour créer des robots souples capables d’effectuer de manière autonome des tâches complexes ou de se déplacer, ont-ils déclaré.