Des robots souples contrôlés par la pression de l'air

Une équipe de chercheurs allemands annonce avoir réalisée un grand pas en avant dans le domaine de la robotique souple. Ils ont mis au point des modules logiques pneumatiques imprimés en 3D qui contrôlent les mouvements des robots souples uniquement par la pression de l’air. Une nouvelle génération de robots capables de fonctionner dans des environnements hostiles où les robots traditionnels échouent pourraient ainsi voir le jour.

Une innovation majeure dans la robotique souple

Les robots souples ont le potentiel de réaliser des tâches que les robots conventionnels ne peuvent pas accomplir. Ils pourraient être utilisés dans des terrains difficiles d’accès et dans des environnements où ils sont exposés à des produits chimiques ou à des radiations qui endommageraient les robots contrôlés électroniquement et fabriqués en métal. Cependant, le contrôle de ces robots souples sans électronique reste un défi.

Une équipe de recherche de l’Université de Freiburg a développé des modules logiques pneumatiques imprimés en 3D qui contrôlent les mouvements des robots souples uniquement par la pression de l’air. Ces modules permettent une commutation logique du flux d’air et peuvent ainsi imiter le contrôle électrique. Pour la première fois, il est possible de produire des robots souples flexibles et sans électronique entièrement dans une imprimante 3D en utilisant du matériel d’impression de style filament conventionnel.

(A) Schéma du circuit pneumatique. Une pompe péristaltique est fermée et ouverte séquentiellement par un oscillateur composé de sept tampons et d’une porte NOT. Elle est contrôlée par un verrou qui traite les entrées provenant d’un bouton de démarrage et d’un capteur de poids. (B) Banc d’essai mis en œuvre pour le distributeur de boissons. Huit PLG sur le côté gauche forment l’oscillateur. Si le capteur de poids situé sous le gobelet se déclenche, il commute le verrou et la pompe s’arrête.

Comment fonctionnent ces modules ?

Les modules sont composés de deux chambres sous pression. Un canal imprimé en 3D relie ces chambres. En comprimant le canal, les chambres en expansion peuvent arrêter le flux d’air et le réguler comme une valve. En ouvrant et fermant la valve de manière ciblée, les modules peuvent effectuer les fonctions logiques « ET« , « OU » et « NON » de manière similaire aux circuits électriques et diriger le flux d’air vers les éléments de mouvement du robot souple.

La fonction que chaque module effectue est déterminée par les chambres dans lesquelles la pression de l’air est appliquée. Selon le matériau choisi, les modules peuvent fonctionner avec une pression comprise entre 80 et plus de 750 kilopascals. Par rapport à d’autres systèmes pneumatiques, ils ont un temps de réponse rapide d’environ 100 millisecondes.

(A) Modèle et coupes transversales à différentes hauteurs du PLG composé d’une vanne NO (V1) et d’une vanne NF (V2). Deux prises (SC1 et SC2) alimentent des canaux d’entrée (vert) qui passent chacun par une vanne et se rejoignent dans la prise de sortie SOut (violet). En raison d’une pression permanente provenant de SP+ (rouge), V2 fonctionne en mode NC, tandis que V1 est en mode NO. Par conséquent, ils fonctionnent alternativement, contrôlés par la prise à bascule ST (bleu). (B) Illustration schématique et PLG physique imprimé en 3D à partir de TPU A 70 avec un signal BAS appliqué à ST. V1 est ouvert, tandis que V2 est fermé, reliant SOut à SC1. (C) Illustration schématique et PLG physique avec un signal HAUT appliqué à ST. V1 est fermé, tandis que V2 est ouvert, connectant SOut à SC2.

Des applications potentielles vastes

Les applications potentielles de ces modules sont énormes. L’équipe a développé un robot marcheur flexible imprimé en 3D qui est contrôlé par un circuit intégré utilisant la pression de l’air. La flexibilité des modules logiques est démontrée par le fait que ce marcheur peut même résister à la charge d’une voiture qui passe dessus.

En tant qu’exemple de systèmes de contrôle plus complexes, l’équipe a également développé un distributeur de boissons sans électronique.

En synthèse

La robotique souple est un domaine en pleine expansion qui promet de révolutionner de nombreux secteurs. L’innovation qui permet de contrôler les mouvements des robots souples uniquement par la pression de l’air, marque une étape importante dans cette évolution. Les applications potentielles de cette technologie sont vastes et pourraient transformer notre façon d’interagir avec les robots.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’un robot souple ?

Un robot souple est un type de robot qui est principalement composé de matériaux souples et flexibles, ce qui lui permet de se déplacer et de fonctionner de manière plus flexible et adaptable que les robots traditionnels.

Qu’est-ce qu’un module logique pneumatique ?

Un module logique pneumatique est un dispositif qui utilise la pression de l’air pour contrôler les mouvements d’un robot. Il peut effectuer des opérations logiques similaires à celles d’un circuit électrique.

Quels sont les avantages des robots souples ?

Les robots souples peuvent fonctionner dans des environnements qui seraient dangereux ou inaccessibles pour les robots traditionnels. Ils sont également plus flexibles et peuvent s’adapter à une plus grande variété de tâches.

Quels sont les défis associés à la robotique souple ?

Le principal défi de la robotique souple est le contrôle. Il est difficile de contrôler précisément les mouvements d’un robot souple sans utiliser d’électronique.

Quelles sont les applications potentielles de cette technologie ?

Les applications potentielles de la robotique souple sont vastes. Ils pourraient être utilisés dans des domaines tels que la recherche et le sauvetage, l’exploration spatiale, la médecine et bien d’autres.