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1 Juin, 2018

Des muscles vivants cultivés en laboratoire aident les robots à lever le doigt

Des muscles vivants cultivés en laboratoire aident les robots à lever le doigt

Quand il s’agit de construire des robots, pourquoi partir de zéro alors que la nature a déjà conçu de meilleurs matériaux et pièces que nos solutions artificielles ? Des chercheurs japonais ont maintenant développé une nouvelle façon d’intégrer du tissu musculaire vivant sur un squelette robotique, et de le faire bouger de manière réaliste qui élimine une partie de la fatigue.

Ce n’est pas la première fois que des scientifiques mélangent des robots et des cellules vivantes. En 2016, les chercheurs ont utilisé des cellules cardiaques de rats attachées à un squelette en or pour fabriquer un «biorobot » de raie spongieuse qui pourrait être guidée par la lumière. Peu de temps après, une autre équipe a fait un robot rampant avec des muscles de limace de mer.

Pour la nouvelle création, des chercheurs de l’Université de Tokyo ont développé des muscles vivants au-dessus d’un squelette robotisé. Ils ont commencé avec des feuilles d’hydrogel contenant des myoblastes, ou des cellules précurseurs musculaires. Celles-ci étaient attachées à des points d’ancrage sur le squelette, et formées, de sorte que les muscles puissent pousser comme des fibres.

Des électrodes ont été placées pour stimuler les muscles en se contractant, ce qui a permis au robot de bouger, se pliant au niveau d’une articulation comme un doigt. Dans des études antérieures, les muscles artificiels ont commencé à s’user et à rétrécir à brève échéance, mais les chercheurs de Tokyo ont réussi à les organiser en «opposition» naturelle, où deux muscles travaillent ensemble pour atteindre le même objectif de différentes manières. Tandis qu’un se contracte et tire un membre, par exemple, un autre se détend et pousse dans la même direction.

«Une fois que nous avions construit les muscles, nous les utilisions avec succès comme des paires antagonistes dans le robot, avec un contractant et l’autre en expansion, tout comme dans le corps», explique Shoji Takeuchi, auteur correspondant de l’étude. « Le fait qu’ils exerçaient des forces opposées les uns sur les autres les a empêchés de se rétrécir et de se détériorer, comme dans les études précédentes. »

Pour tester le design, les chercheurs ont fait une sorte de doigt de robot qui pourrait se fléchir jusqu’à 90 degrés lorsqu’il est activé électriquement. Un seul de ces robots était capable de ramasser et de déplacer un anneau, tandis que deux ensemble pouvaient prendre un cadre carré. En raison de la conception antagoniste, les muscles peuvent fonctionner pendant plus d’une semaine sans se détériorer.

« Nos résultats montrent que, en utilisant cet arrangement antagoniste des muscles, ces robots peuvent imiter les actions d’un doigt humain », explique Yuya Morimoto, auteur principal de l’étude. « Si nous pouvons combiner plus de ces muscles dans un seul appareil, nous devrions être capables de reproduire l’interaction musculaire complexe qui permet aux mains, aux bras et à d’autres parties du corps de fonctionner. »

http://robotics.sciencemag.org/content/3/18/eaat4440

https://www.iis.u-tokyo.ac.jp/en/news/2916/