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SPEAR : l'auto guérison chez le robot

7 Septembre 2017, 18:05pm

Publié par Grégory SANT


Illustration: projet BruBotics
 
Des robots qui s'auto-guérissent? Un autre concept de science-fiction en passe de devenir une réalité.

Si vous vous coupez ou vous déchirez un muscle, avec le temps vous finirez par aller mieux. Des chercheurs d'une université belge ont étendu cette propriété d'autoguérison aux robots mous.

Des roboticiens de la Vrije Universiteit Brussel (VUB), forts des connaissances du projet SPEAR financé par l'UE, ont conçu des robots mous capables de s'auto-guérir. Une nouvelle recherche publiée dans la revue Science Robotics souligne les résultats obtenus par l'équipe.
Les robots sont fabriqués à partir de matériaux flexibles qui leur permettent de saisir des objets délicats, les destinant ainsi à une utilisation dans l'industrie alimentaire ou dans la chirurgie mini-invasive, entre autres applications. Les robots "mous" sont également utilisés pour la rééducation et les prothèses de bras. Leur forme leur permet d'amortir les chocs et les protège des impacts mécaniques mais, comme l'affirment les chercheurs dans leur document, "(...) les matériaux souples utilisés pour leur fabrication sont très fragiles et peuvent subir des coupures et des perforations causées par des objets tranchants présents dans les environnements non contrôlés et imprévisibles dans lesquels ils opèrent."

Les robots mous peuvent servir pour circuler sur des terrains accidentés ou pénétrer dans de minuscules interstices. En contact avec d'autres objets, les actionneurs souples peuvent s'adapter à leur forme, devenant ainsi de bons candidats pour équiper des pinces devant manipuler des objets souples, comme des fruits ou des légumes. Une grande partie de la robotique molle se fait par commande pneumatique, et la pression supplémentaire exercée est une cause courante de dégât. Afin de maximiser les bénéfices potentiels de cette robotique tout en essayant de minimiser le coût et les pertes de temps occasionnées par leur fragilité, (les robots pneumatiques mous sont sujets aux perforations et fuites dues aux pressions excessives ou à l'usure au cours de l'opération), l'équipe a construit des robots mous faits uniquement d'élastomères autocicatrisants.

Les chercheurs ont utilisé des polymères Diels-Alder dans leur fabrication afin de développer trois applications d'actionneurs pneumatiques souples autocicatrisants (une main souple, une pince souple, et des muscles artificiels). À l'aide de ces matériaux souples, une conformité inhérente est créée, comparable à la conformité biologique des organismes naturels. La méthode de fabrication des actionneurs exploite le comportement autocicatrisant des matériaux. Ces polymères ont ainsi eu la possibilité de corriger les dégâts microscopiques et macroscopiques, en retrouvant d'abord leurs formes d'origine puis en se guérissant complètement.

L'équipe a porté son choix sur les trois applications qui ont la portée la plus large: une main souple qui intéressait l'équipe en raison de son utilisation potentielle dans des robots sociaux, actifs dans des environnements dynamiques qui n'ont pas été préprogrammés. En tant que tels, ils sont susceptibles de rencontrer des objets tranchants, comme des arêtes métalliques, du verre brisé, des plastiques tranchants, ou juste la tranche d'un morceau de papier.

Ensuite, ils ont travaillé sur une pince pneumatique souple qui pourrait être utilisée pour manipuler les objets délicats, par exemple dans le tri et l'emballage de fruits et légumes, où des extrémités tranchantes pourraient représenter un danger.

La troisième application était les muscles artificiels pneumatiques contractiles souvent utilisés pour intégrer un degré de conformité aux systèmes robotiques. Ces derniers peuvent produire des niveaux de force élevés mais au prix d'une surpression qui peut conduire à une usure accrue et à la formation de perforations et de fuites.

Les chercheurs sont parvenus à établir un dégât macroscopique réaliste qui pourrait être complètement guéri à l'aide d'un traitement thermique modéré. Dans les trois applications, les dégâts peuvent être totalement réparés à l'aide d'une procédure d'auto-guérison nécessitant une chaleur moyenne (80° C). Aucun point faible n'a été créé à l'endroit de la cicatrice, et les performances de l'actionneur ont été presque entièrement récupérées après chaque cycle de guérison.

Les matériaux d'auto-guérison sont un phénomène relativement récent; le terme a fait son apparition en 2001. Ils sont aujourd'hui utilisés comme revêtements pour téléphones portables capables d'auto-réparer les rayures; l'industrie automobile utilise également ces matériaux. Les applications potentielles dans le secteur aérospatial sont très prometteuses et des films autocicatrisants étirables en cours de développement présentent un fort potentiel en tant que peau artificielle.

Le projet SPEAR (Series-Parallel Actuators for Robotics) a pour mission de relever tous les défis de la recherche et d'explorer les frontières de cette nouvelle application, avec un énorme impact sur tous les systèmes techniques utilisant des actionneurs, notamment en robotique.

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