Les muscles artificiels du MIT pour les robots souples se plient comme un iris humain
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Des ingénieurs du MIT ont mis au point une nouvelle méthode ingénieuse pour produire des muscles artificiels destinés à des robots souples, capables de se fléchir dans plusieurs directions, à l'instar des muscles complexes du corps humain.
L'équipe a utilisé l'impression 3D et des cellules musculaires dérivées d'humains et de souris pour développer une structure artificielle qui tire de manière concentrique et radiale, de la même manière que l'iris humain dilate et resserre la pupille.
Les chercheurs appellent cette méthode « estampage », car elle consiste à imprimer en 3D un tampon orné de rainures microscopiques suffisamment grandes pour accueillir chacune une cellule. Il est intéressant de noter que cette méthode s'inspire de la façon dont les moules à Jell-O façonnent les desserts gélatineux.
Ensuite, ils ont pressé le tampon dans un hydrogel – un équivalent synthétique d’un tissu biologique qui fournissait une matrice flexible contenant de l’eau pour les cellules réelles.
L'approche « d'estampage » consiste à imprimer en 3D un tampon portatif (images du haut) doté de rainures microscopiques pour abriter de vraies cellules, qui se sont développées le long de ces rainures en fibres (en bas).
Ces sillons chargés d'hydrogel ont ensuite été ensemencés de véritables cellules musculaires, génétiquement modifiées pour réagir à la lumière. En une journée, elles se sont développées le long de ces sillons pour former des fibres, puis un muscle de la taille d'un iris humain.
Les chercheurs ont ensuite stimulé ce muscle artificiel avec des impulsions lumineuses, et il s’est contracté dans plusieurs directions, tout comme un véritable iris humain.
« Dans ce travail, nous voulions montrer que nous pouvons utiliser cette approche de tampon pour créer un « robot » capable de faire des choses que les robots musculaires précédents ne peuvent pas faire », a expliqué Ritu Raman, co-auteur de l'article décrivant cette méthode paru la semaine dernière dans Biomaterials Science .
Cela pourrait ouvrir de nouvelles perspectives aux robots souples, dont le fonctionnement est davantage mécanique car ils sont équipés de composants rigides. « Au lieu d'utiliser des actionneurs rigides, typiques des robots sous-marins, si nous pouvions utiliser des robots biologiques souples, nous pourrions naviguer et être beaucoup plus économes en énergie, tout en étant entièrement biodégradables et durables », a souligné Ritu Raman.
La méthode d'estampage est remarquable non seulement pour ses possibilités, mais aussi pour son coût et sa facilité d'accès. L'équipe du MIT a utilisé des imprimantes 3D de précision haut de gamme de l'université pour ce travail, mais Raman affirme que des estampages tout aussi complexes pourraient également être produits avec des imprimantes grand public. Les estampages peuvent également être nettoyés et réutilisés pour créer d'autres muscles artificiels.
Les chercheurs prévoient d'essayer l'estampage avec d'autres types de cellules et d'examiner d'autres muscles qu'ils peuvent reproduire pour une variété de capacités robotiques.