Inspirés par les trompes des éléphants, des robots métamorphes se plient, attrapent et font équipe.
La rédaction ·
Un robot flexible fonctionnant comme une trompe d'éléphant pourrait un jour contribuer à l'exploration spatiale. Crédit : Université d'État du Colorado, Faculté d'ingénierie Walter Scott Jr.
Des chercheurs de l'Université d'État du Colorado ont mis au point un robot flexible qui fonctionne comme une trompe d'éléphant pour saisir des objets, dans le but d'envoyer un jour des équipes de ces machines pour aider à l'exploration spatiale ou pour contribuer à de nombreuses autres tâches complexes.
Ces robots sont décrits dans la revue Nature Machine Intelligence et sont conçus pour pallier les limitations des systèmes robotiques actuels, qui sont plus souvent construits à partir de blocs rigides limitant les formes qu'ils peuvent prendre.
Ces nouveaux robots ont été conçus selon une approche appelée tenségrité, où des tiges rigides sont maintenues en place par un réseau de câbles tendus plutôt que d'être solidement assemblées. Cette technique leur confère une grande flexibilité, leur permettant de se plier, de se replier et de changer de forme à volonté. À l'instar de tentacules, ils sont dépourvus d'articulations traditionnelles, mais possèdent une paire de pinces préhensiles à chaque extrémité de leur corps tubulaire. Ces pinces peuvent se fixer à d'autres robots pour former une équipe ou manipuler des objets.
Ce robot flexible fonctionne comme la trompe d'un éléphant pour saisir des objets. Crédit : Université d'État du Colorado, Walter Scott, Jr. College of Engineering
Les pinces permettent de connecter les robots en équipes adaptables
Ces robots ont été développés par le professeur agrégé Jianguo Zhao et son équipe du département de génie mécanique de l'université d'État du Colorado (CSU). Il les a décrits comme des robots polyvalents qui pourraient un jour contribuer aux opérations de recherche et de sauvetage ou assister les humains dans un contexte de production, entre autres exemples.
« La structure physique des robots est souvent fixe, mais notre approche permet à ces systèmes flexibles d'adapter leur forme à leur environnement et aux besoins potentiellement changeants de leur mission, en se repliant, en s'étirant ou en saisissant des objets », a-t-il expliqué. « Ils sont également modulaires : chaque robot fonctionne comme un élément de construction. Il peut fonctionner seul ou se connecter à d'autres pour former des structures plus grandes et plus performantes. »
Il a ajouté que la conception à double fixation des griffes permettait de se passer d'aimants, qui peuvent parfois se rompre au niveau des points de connexion. Zhao a précisé que la combinaison des fixations des griffes et de la structure du corps offrait de nombreuses possibilités quant à leurs applications futures.
« Ils peuvent se contorsionner pour soulever et transporter des objets de différentes tailles avec leur corps ou pour se déplacer sur des terrains difficiles, à la manière d'un serpent », explique Zhao. « L'attache en forme de griffe réduit également les risques de mauvais alignement lors des connexions, ce qui leur permet de s'associer plus facilement et de former des boucles, des chaînes et des ramifications de différentes tailles pour accomplir leurs tâches. Ils sont très adaptables à la situation et aux objectifs. »
Test des moteurs et du mouvement
Mahmud Hasan Saikot est doctorant à l'Université Charles Sturt et co-premier auteur de l'article. Il a repris le robot initialement conçu par Sydney Spiegel, membre de l'équipe et également co-premier auteur de l'article. Saikot a indiqué que l'équipe avait exploré plusieurs pistes de conception avant d'opter pour cette version des bras robotiques.
L'un des défis consistait à trouver des moteurs suffisamment petits pour permettre les différents types de mouvements, mais aussi puissants et fiables sur le long terme. Il a expliqué que l'équipe avait consacré beaucoup de temps à tester différentes configurations et à mettre les robots à l'épreuve sur le terrain afin d'observer leur comportement dans des environnements naturels, en plus des essais en laboratoire.
Vers des équipes de robots autonomes
La prochaine étape du projet, a-t-il expliqué, consistera à permettre à ces systèmes de fonctionner avec les humains et de manière autonome. L'équipe espère également accélérer leur fonctionnement.
« Actuellement, ces systèmes nécessitent un pilotage humain. Cependant, nous avons déjà démontré que deux robots peuvent se localiser et se connecter de manière autonome. À l'avenir, nous pouvons envisager des équipes quasi autonomes de plusieurs dizaines, voire centaines de robots – reliés par leurs pinces – se déplaçant vers un lieu puis déployés pour une mission spécifique », a-t-il déclaré. « Dans cette optique, nous souhaitons continuer à améliorer leur capacité à collaborer avec une supervision humaine minimale. »
Parmi les autres chercheurs affiliés à la CSU répertoriés comme auteurs de l'article figurent Sudheera Akalanka Kariyawasam, Andrew Stefka et Josh Chrisler.