Des ingénieurs ont inventé une pompe à métal liquide ingénieuse qui pourrait rendre les futurs dispositifs robotiques souples et portables beaucoup plus mobiles et agiles.
Cette avancée majeure , menée par l’Université de Bristol et publiée dans la revue Nature Communications , présente une source d’alimentation basse tension susceptible de transformer les systèmes robotiques dans un large éventail d’applications, allant des jambes robotiques aux gants haptiques utilisés dans les milieux médicaux et industriels.
Les chercheurs ont démontré les diverses utilisations de cette technique innovante en créant trois prototypes, dont des ailes de papillon robotisées, un bracelet à couleur changeante et une pochette haptique pour le bout des doigts reliée à un bracelet ajustable qui se comprime pour simuler des sensations tactiles naturelles.
Les technologies actuelles utilisent des compresseurs encombrants ou des pompes rigides, ce qui limite leur mobilité et leur flexibilité. La petite pompe souple et légère – de la taille d’un petit pois – fonctionne au métal liquide, qui convertit l’énergie électrique en mouvement fluide. Elle constitue ainsi une source d’énergie efficace et compacte pour les robots souples de nouvelle génération et les matériaux adaptatifs, tels que les dispositifs médicaux et les interfaces portables pour la réalité virtuelle.
Saba Firouznia, auteure principale de l’étude et chercheuse associée au laboratoire de robotique souple de l’université de Bristol, explique : « Il s’agit d’une avancée majeure qui surmonte les limitations actuelles liées à la rigidité et à l’encombrement, en proposant un dispositif miniature, portable et plus adaptable. Grâce à ces caractéristiques améliorées, il pourrait être utilisé plus efficacement dans des applications existantes, comme les dispositifs de laboratoire sur puce pour le diagnostic des maladies, mais aussi dans de nouvelles applications, allant des micropompes pour vêtements robotisés aux minuscules actionneurs pour l’échantillonnage environnemental. Les possibilités sont infinies. »
La pompe magnétohydrodynamique à métal liquide (LIMA) est extrêmement légère, ne pesant que 0,2 g, et fonctionne à moins de 0,1 V, tout en ayant le potentiel de surpasser les pompes souples existantes et même certaines pompes commerciales utilisées pour le transport de fluides et l’hydraulique.
Lorsqu’un courant électrique traverse une gouttelette de métal liquide en présence d’un champ magnétique, une force, appelée force de Lorentz, est générée. Celle-ci provoque un mouvement de va-et-vient de la gouttelette, déplaçant le fluide environnant et créant ainsi un effet de pompage.
Saba explique : « Contrairement aux pompes souples classiques, qui utilisent souvent des composants volumineux, rigides ou à haute tension, LIMA exploite les propriétés intrinsèques du métal liquide : conductivité électrique élevée, tension superficielle élevée, déformabilité et faible résistance au mouvement. Ces propriétés permettent à la pompe de fonctionner à des niveaux de tension de l’ordre du millivolt, voire du sous-volt, tout en générant des pressions et des débits adaptés aux mouvements des robots souples. »
Comme la pompe peut transférer non seulement de l’énergie hydraulique, mais aussi de l’énergie chimique et des signaux d’information via des réseaux fluidiques souples, elle possède un puissant potentiel d’intégration et offre une voie vers des robots souples plus portables, autonomes et multifonctionnels.
Jonathan Rossiter , professeur de robotique à l’université de Bristol et co-auteur de l’étude, célèbre pour avoir développé un pantalon robotique novateur surnommé « le pantalon idéal », et directeur du groupe de recherche en robotique souple , ajoute : « La pompe LIMA joue un rôle crucial en tant que “cœur” souple et compact pour les systèmes robotiques, combinant pompage, signalisation et transfert d’énergie sur une seule plateforme basse tension. Des recherches complémentaires sont en cours pour perfectionner cette technologie et explorer ses applications potentielles dans de nombreux domaines, des pansements intelligents aux robots comestibles. »
