Ces minuscules robots-crabes peuvent être télécommandés en utilisant la chaleur pour déformer des alliages à mémoire de forme.
Des chercheurs de l’université Northwestern, dans l’Illinois aux Etats-Unis, ont mis en évidence le plus petit robot marcheur télécommandé au monde, qui ne mesure qu’un demi-millimètre de large. Ces minuscules machines peuvent se plier, se tordre, ramper, marcher, tourner et sauter sans hydraulique ni électricité.
Les robots sont construits à l’aide de matériaux en alliage à mémoire de forme, qui sont ensuite déformés pour obtenir la forme souhaitée. En chauffant ces alliages, ils reprennent leur forme initiale, et une fine couche de verre est capable de les remettre élastiquement dans leur forme déformée lorsque la chaleur disparaît.
Dans ce cas, la chaleur a été fournie par un laser à balayage, qui est passé au-dessus des crabes pour chauffer l’alliage. Comme ils sont minuscules, la chaleur se disperse très rapidement, ce qui les rend étonnamment réactifs, même à 10 cycles par seconde. La direction du laser de balayage détermine la direction du mouvement – balayez à droite, et les crabes marchent à droite – simplement en raison de la synchronisation de l’actionnement des pattes. L’équipe les a chronométrés à une vitesse moyenne de la moitié de leur longueur corporelle par seconde.
Avec une largeur d’à peine un demi-millimètre, ces crabes peuvent se déplacer à la vitesse de la moitié de leur longueur corporelle par seconde.
Ils ont ensuite testé différentes géométries, notamment des structures tripodes qui marchent dans l’eau et que l’on peut faire tourner en faisant pivoter le laser de balayage, des structures enroulées capables de faire de petits sauts, et d’autres capables de se tordre et d’effectuer d’autres mouvements.
Le processus de fabrication est assez fascinant : l’équipe a fabriqué les robots sous forme de structures plates, c’est-à-dire à l’état chauffé. Ensuite, elle a collé les structures plates sur un substrat en caoutchouc étiré, mais uniquement au niveau des pieds. Le caoutchouc a ensuite été détendu, ce qui a rétréci l’empreinte des robots et les a fait sortir de la surface par un processus de flambage contrôlé qui les a placés dans leur position finale tridimensionnelle « refroidie », où le revêtement de verre a pu être appliqué pour les maintenir en forme jusqu’à ce qu’ils soient chauffés.
« La robotique est un domaine de recherche passionnant, et le développement de robots à l’échelle microscopique est un sujet amusant pour l’exploration universitaire », a déclaré le professeur de science et de génie des matériaux John A. Rogers, qui a dirigé le travail expérimental. « On peut imaginer des microrobots comme agents de réparation ou d’assemblage de petites structures ou machines dans l’industrie ou comme assistants chirurgicaux pour déboucher des artères bouchées, arrêter des hémorragies internes ou éliminer des tumeurs cancéreuses – le tout dans le cadre de procédures peu invasives ».
Les minuscules créatures sont fabriquées à l’aide d’une technique inspirée des livres pop-up pour enfants.
Bien sûr, pour les imaginer ainsi, il faut imaginer comment faire pénétrer un chauffage laser ciblé dans les espaces minuscules où elles sont conçues pour fonctionner – une perspective qui ne sera pas simple à l’intérieur du corps. Il y a donc encore beaucoup de travail à faire.
Et pourquoi des crabes ? « Avec ces techniques d’assemblage et ces concepts de matériaux, nous pouvons construire des robots marcheurs de presque toutes les tailles ou formes 3D », a déclaré John Rogers. « Mais les élèves se sont sentis inspirés et amusés par les mouvements de reptation latéraux de petits crabes. C’était un caprice créatif ».
