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13 Fév, 2024

La langue robotisée lèche le Gecko Gripper Clean

La langue robotisée lèche le Gecko Gripper Clean

Image d’une bobine de ruban jaune, avec un cylindre bleu sur un bras robotique qui s’en approche. Il y a un encart représentant un gecko en haut à droite, avec ses dix orteils collés à une surface claire.

Lorsque tout colle à votre pince, vous avez besoin d’un bon système de nettoyage

Il y a environ dix ans, on a vu beaucoup d’enthousiasme dans le monde de la robotique autour des adhésifs directionnels inspirés des geckos, qui sont des matériaux qui collent sans être collants en utilisant les mêmes forces de Van der Waals qui permettent aux geckos de gambader sur des vitres verticales. Ils étaient largement utilisés dans différents types de robots grimpeurs, certains d’entre eux étant très jolis. Les adhésifs Gecko sont particulièrement capables d’adhérer à des objets très lisses où votre seule autre option pourrait être l’aspiration, ce qui nécessite toutes sortes d’infrastructures supplémentaires pour fonctionner.

Nous n’avons pas vu autant d’adhésifs pour gecko ces derniers temps, pour plusieurs raisons. Premièrement, la possibilité de coller uniquement sur des surfaces lisses (ce pour quoi les adhésifs gecko sont les meilleurs) est un peu une limitation pour les robots mobiles. Et deuxièmement, l’écart entre la recherche et les applications utiles est large, profond et plein de crocodiles. Je parle du genre méchant de crocodiles, pas du genre câlin. Mais Flexiv Robotics a rendu les adhésifs gecko pratiques pour la préhension robotique dans un environnement commercial, en partie grâce à une sorte de langue robotique qui lèche le ruban gecko pour le nettoyer.

Si vous zoomez très loin sur le pied d’un gecko, vous verrez que chaque orteil est recouvert de millions de nanostructures ressemblant à des poils appelées soies. Chaque champignon se ramifie à son extrémité en centaines de poils supplémentaires avec des morceaux plats à l’extrémité appelés spatules. Le résultat de cet agencement complexe de soies et de spatules est que les orteils du gecko ont une surface ridicule, ce qui signifie qu’ils peuvent exploiter les forces de Van der Waals extrêmement faibles entre les molécules pour se coller à des surfaces parfaitement planes et lisses.

Cette technique fonctionne exceptionnellement bien : les geckos peuvent être suspendus au verre par un seul orteil, et un gecko entièrement adhéré peut supporter quelque chose comme 140 kilogrammes (ce qui, malheureusement, semble être une extrapolation plutôt qu’un résultat expérimental). Et heureusement pour le gecko, la structure des spatules rend l’adhérence directionnelle, de sorte que lorsque leurs orteils ne sont plus chargés, elles peuvent être facilement décollées de tout ce à quoi elles sont attachées.

Un ensemble d’images en noir et blanc d’orteils de gecko à différents grossissements. Structure adhésive naturelle de gecko, accompagnée d’un adhésif synthétique (f).

Étant donné que les geckos ne « collent » pas aux choses dans le sens où nous utilisons généralement le mot « collant », une meilleure façon de caractériser ce que les geckos peuvent faire est de l’appeler « adhésion sèche », par opposition à quelque chose qui implique une sorte de colle. Vous pouvez également considérer les orteils du gecko comme ayant simplement une friction très, très élevée, et c’est cette perspective qui est particulièrement intéressante dans le contexte des pinces robotiques.

Il s’agit de la pince « Grav Enhanced » de Flexiv, qui utilise une combinaison de pincement et d’adhésif gecko à haute friction pour soulever des objets lourds et délicats sans avoir à les presser. Lorsque vous pensez à un système de préhension robotique traditionnel essayant de soulever quelque chose comme un ballon d’eau, vous devez presser ce ballon jusqu’à ce que la friction entre le côté de la pince et le côté du ballon dépasse le poids du ballon lui-même. Plus la friction est élevée, plus la pression requise est faible, et bien qu’un ballon d’eau puisse être un exemple extrême, maximiser la friction de la pince peut faire une énorme différence lorsqu’il s’agit d’objets fragiles ou déformables.

L’adhésif sec présente cependant quelques problèmes. Les minuscules structures qui permettent à l’adhésif d’adhérer peuvent être sujettes à des dommages, et le fait que l’adhésif sec adhère à presque tout ce avec quoi il peut entrer en contact signifie qu’il accumulera rapidement de la saleté en dehors d’un environnement soigneusement contrôlé. Dans des contextes de recherche, ces problèmes ne sont pas si importants, mais pour un système commercial, vous ne pouvez pas avoir quelque chose qui nécessite une attention constante.

Flexiv affirme que le matériau de microstructure qui compose son adhésif gecko était capable de supporter 2 millions de cycles de préhension sans aucune dégradation visible des performances, ce qui suggère que tant que vous utilisez le produit dans les tolérances pour lesquelles il est conçu, il devrait continuer à adhérer les choses indéfiniment, même si essayer de soulever trop de poids déchirera les microstructures, ruinant les propriétés adhésives après seulement quelques cycles. Et pour éviter que l’adhésif ne soit obstrué par des débris, Flexiv a mis au point cette petite station de nettoyage astucieuse qui agit comme une sorte de petite langue robotique.

Il est intéressant de noter que les geckos eux-mêmes ne semblent pas utiliser leur propre langue pour se nettoyer les orteils. Ils se lèchent régulièrement les globes oculaires, comme le font tous les humains normaux, mais les orteils des geckos semblent autonettoyants, ce qui est une astuce plutôt intéressante. Il est certainement possible de fabriquer un adhésif synthétique autonettoyant pour gecko, mais Flexiv nous dit qu’« en raison de limitations techniques et pratiques, reproduire ce processus dans notre propre matériau adhésif pour gecko n’est pas possible.

Essentiellement, nous reproduisons la microstructure du coussinet d’un gecko, mais pas son processus d’auto-nettoyage. Cela revient probablement à toute cette question de ce qui fonctionne dans un contexte de recherche par rapport à ce qui fonctionne dans un contexte commercial, et Flexiv a besoin de son adhésif gecko pour gérer tous ces millions de cycles.

Flexiv affirme avoir pris conscience de la nécessité d’un système comme celui-ci lorsqu’un de ses clients a commencé à utiliser la pince pour la tâche très sale de tri des déchets issus du recyclage, et que la solution a été inspirée par un rouleau à peluches.

https://spectrum.ieee.org/flexiv-gecko-gripper