Un nouveau robot de préhension basé sur un ruban à mesurer évalue la cueillette des fruits et légumes
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C'est un jeu auquel beaucoup d'entre nous ont joué étant enfants, et peut-être même plus tard : dérouler un mètre ruban pour voir jusqu'où il pouvait s'étendre avant de se plier. Mais pour les ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego, ce jeu a été une source d'inspiration, suggérant que le mètre ruban pourrait devenir un excellent matériau pour une pince robotisée.
Ces pinces seraient particulièrement adaptées aux applications agricoles, car leurs extrémités sont suffisamment souples pour saisir les fruits et légumes fragiles, ont écrit les chercheurs. Ces dispositifs sont également peu coûteux et sans danger pour l'homme.
L'équipe a publié son processus et sa conception dans la revue Science Advances le 9 avril 2025. Ils appellent leur robot GRIP-tape, GRIP étant l'acronyme de Grasping and Rolling In-Plane.
La conception de la pince robotisée idéale est encore en cours. Les pinces extensibles existantes sont encombrantes, car elles nécessitent des mécanismes supplémentaires pour permettre le déploiement des appendices de préhension. La pince développée par l'équipe de l'UC San Diego résout ce problème.
C'est parce que le ruban est à la fois robuste et flexible ; il peut être rangé dans un petit boîtier une fois rétracté ; et sa portée est importante une fois déployé. Après une série d'essais et d'erreurs, les ingénieurs ont déterminé que la configuration idéale pour une pince est en fait deux rubans collés ensemble.
« Nous recherchons des mécanismes robotiques non traditionnels et non intuitifs. Le mètre ruban est une structure formidable grâce à sa souplesse et sa rigidité combinées », a déclaré Nick Gravish, auteur principal de l'article et membre du corps professoral du département de génie mécanique et aérospatial de l'UC San Diego.
La pince possède deux « doigts », constitués de deux bobines, chacune constituée de deux rouleaux de ruban à mesurer reliés ensemble. Chaque bobine est enroulée de manière compacte, seule une petite partie s'étendant en triangle pour former un doigt. Ces sections triangulaires sont contrôlées chacune par quatre moteurs qui contrôlent le mouvement du doigt. Chaque doigt peut se déplacer indépendamment. Les sections triangulaires peuvent s'allonger pour atteindre des objets plus éloignés. Elles peuvent également se rétracter pour rapprocher les objets du bras robotisé sur lequel la pince est montée.
La pince est composée de deux bobines constituées chacune de deux rouleaux de ruban à mesurer reliés ensemble, et de quatre moteurs pour diriger ses mouvements.
Les chercheurs avaient déjà utilisé un mètre ruban dans le cadre d'une subvention de la National Science Foundation pour étudier des matériaux souples capables de se plier tout en conservant leur forme. Le mètre ruban est élastique : on peut le plier comme on le souhaite et il reprend sa forme initiale. Il est également fabriqué en acier, un matériau à la fois robuste et durable, et suffisamment fin pour ne pas endommager les objets au contact. Il est même aussi souple que le silicone utilisé dans la plupart des robots souples.
La pince est unique car elle utilise toute la longueur du ruban comme surface de préhension. Le ruban peut également se déplacer pour faire tourner des objets ou servir de tapis roulant. Elle peut saisir une grande variété d'objets de formes et de rigidités variées, d'une balle en caoutchouc à une tomate, en passant par un pied de tomate entier ou un citron. Grâce à sa fonction de tapis roulant, la pince peut ensuite déposer les objets saisis dans des conteneurs. Sa flexibilité lui permet également de franchir les obstacles rencontrés par la pince lors de la prise d'un objet.
Des expériences ont montré que la pince pouvait facilement soulever de gros fruits comme des citrons et des oranges frais.
Les prochaines versions de la pince pourraient améliorer l'original en ajoutant des capteurs avancés et une analyse de données pilotée par l'IA afin que la pince puisse fonctionner de manière autonome.