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27 Mai, 2024

Un robot escaladeur grimpe des murs rugueux grâce à des pinces bio-inspirées

Un robot escaladeur grimpe des murs rugueux grâce à des pinces bio-inspirées

Le robot LORIS, ici en train d’escalader un mur en béton

Des scientifiques ont créé un robot quadrupède bio-inspiré qui grimpe comme aucun autre. Il s’accroche aux surfaces verticales rugueuses à l’aide d’un mécanisme unique, très efficace et en même temps relativement simple.

Si certains robots expérimentaux utilisent des systèmes de préhension par succion pour grimper sur des surfaces lisses, cette technologie ne fonctionne pas sur des surfaces rugueuses comme la roche, où il est impossible de former un joint.

Une alternative consiste à utiliser ce que l’on appelle des préhenseurs microspinaux ou microcrochets. Celles-ci intègrent une série de minuscules crochets pointus qui s’accrochent aux petits coins et recoins de la surface à escalader. Les crochets se détachent de la surface lorsque la pince est soulevée pour passer à l’étape suivante.

Certains préhenseurs microspinaux ou microcrochets sont passifs et s’appuient sur le poids du corps suspendu du robot pour maintenir une prise. Ce type de préhenseur fonctionne bien sur les murs relativement plats, mais il a du mal à s’adapter aux surfaces plus irrégulières, comme les falaises, qui nécessitent une stratégie d’escalade plus variée.

Les préhenseurs actifs microspinaux contournent cette limitation en incorporant des actionneurs électriques qui enfoncent délibérément un anneau de crochets dans la surface, maintenant ainsi une prise motorisée qui fonctionne dans n’importe quelle direction. Cependant, ces dispositifs sont souvent encombrants, gourmands en énergie et mécaniquement complexes, et leur vitesse d’ascension est plutôt lente.

C’est là qu’intervient le robot quadrupède LORIS.

LORIS a été développé en partenariat avec la NASA, en vue de l’exploration d’autres planètes

Nommé d’après un marsupial grimpeur – et aussi d’après les mots « Lightweight Observation Robot for Irregular Slopes » (robot d’observation léger pour les pentes irrégulières) – l’appareil a été créé par Paul Nadan, Spencer Backus, Aaron M. Johnson et des collègues du laboratoire de robotique de l’université Carnegie Mellon.

À l’extrémité de chacune des quatre pattes du robot se trouve une pince à microcrochets évasée, incorporant deux groupes d’épines disposées à angle droit l’une par rapport à l’autre. La pince est reliée à la jambe par une articulation passive du poignet. En d’autres termes, la pince se déplace en fonction de ce que fait la jambe.

Chacune des microcrochets de LORIS est constituée d’un hameçon encapsulé dans un corps en plastique imprimé en 3D

À l’aide d’une caméra de détection de profondeur et d’un microprocesseur embarqués, le robot avance stratégiquement ses jambes de telle sorte que lorsque la pince d’une jambe s’accroche à la surface d’escalade, la pince d’une jambe opposée – de l’autre côté du corps, à l’autre extrémité du corps – le fait également.

Tant que ces deux jambes diagonalement opposées maintiennent une tension vers l’intérieur sur leurs pinces, celles-ci restent fermement attachées à la surface. Les deux autres pattes opposées du robot sont, quant à elles, libres de faire le pas suivant vers le haut. Il s’agit d’une stratégie d’escalade inspirée des insectes, connue sous le nom de saisie dirigée vers l’intérieur (DIG).

Selon les chercheurs, LORIS combine la légèreté, la vitesse, l’efficacité énergétique et la simplicité des préhenseurs passifs à microépines avec la fermeté et l’adaptabilité des préhenseurs actifs. En outre, le robot est conçu pour être facile et peu coûteux à fabriquer.

Un article sur cette étude a récemment été présenté à la Conférence internationale sur la robotique et l’automatisation.

https://www.ri.cmu.edu/publications/loris-a-lightweight-free-climbing-robot-for-extreme-terrain-exploration

https://www.cmu.edu

Les robots grimpeurs sont à la mode depuis quelques années. Des chercheurs du Korea Advanced Institute of Science and Technology ont mis au point en 2022, un robot à quatre pattes capable de grimper sur des murs et des plafonds en fer et en acier, comme le décrit une étude publiée mercredi dans la revue Science Robotics. Ils l’ont appelé MARVEL, abréviation de « Magnetically Adhesive Robot for Versatile and Expeditious Locomotion » (robot à adhésif magnétique pour une locomotion polyvalente et rapide). Il ne pèse qu’environ 5 kg et n’est pas plus grand qu’un petit chiot d’environ 13 cm de long.

De son côté, comme sa forme ressemble un peu à un avocat, ce robot innovant se nomme Avocado. Il est développé actuellement avec le soutien du Fonds national suisse. Un solide boîtier renferme une technologie qui permet à l’engin de se déplacer de façon autonome dans la canopée.

En 2019, en combinant, entre autres, des ventouses et des tuyaux de douche, des chercheurs japonais en robotique ont créé un robot d’escalade mural à corps souple qui s’inspire d’un des ventouses congénitales de la nature : la sangsue. Ce robot, surnommé LEeCH pour les raisons citées auparavant, peut grimper sur des surfaces verticales dans toutes les directions et – notamment – faire la transition d’un côté à l’autre du mur. Les chercheurs l’appellent « la première réalisation au monde dans le développement d’un robot souple et flexible, capable de se déplacer librement sur un mur ».

Et plus récemment, un nouveau robot inspiré de l’escargot pouvait grimper aux murs. Inspirés par ce phénomène, des chercheurs ont présenté un mécanisme de « succion coulissante » et mis au point un robot à succion coulissante, qui présente une capacité de glissement comparable à celle des escargots ». Le mucus jouant un rôle important dans le mécanisme de succion coulissante, l’équipe a utilisé l’eau comme mucus artificiel bon marché, facile d’accès et propre pour aider le robot à glisser tout en maintenant la succion. Ils ont optimisé les matériaux de la ventouse, conçu le système mécatronique du robot et ont pu démontrer les applications pratiques du robot, telles que le transport d’une masse de 200 g et l’évitement d’obstacles. Le robot a également démontré sa capacité à glisser sous forte charge en transportant une masse de 1 kg, dix fois plus lourde que lui.