Les robots en caoutchouc 4D imprimés peuvent s’auto-assembler

Un nouveau robot en caoutchouc 4D imprimé développé par des chercheurs chez Cell Press est capable de s’auto-assembler lorsqu’il est chauffé. Il peut effectuer des tâches comme rouler en montée et naviguer dans des paysages imprévisibles. 

Le prototype en forme de tube a été présenté dans la revue Matter le 22 septembre.

Wei Feng est un scientifique des matériaux à l’Université de Tianjin en Chine et auteur principal de l’article.

“Comme un insecte avec des antennes, le robot peut surmonter un petit obstacle. Mais lorsque l’obstacle est trop haut, il reviendra,” dit Feng. “Le processus entier est spontané sans ingérence humaine ou contrôle.”

Imprimé en 4D avec la quatrième dimension

Le robot est d’abord une feuille plate et rectangulaire d’un élastomère liquide cristallin 3D imprimé, qui est un type de matériau plastique extensible. Une fois que la surface sous cette feuille est chauffée, le robot se tord ensuite pour former un tubule qui ressemble à un ressort. La raison pour laquelle ce robot est imprimé en 4D plutôt qu’en 3D est que le changement de forme sous stimulation externe ajoute le temps comme quatrième dimension.

Le contact avec la surface chaude provoque une déformation du matériau après que le robot ait formé un tubule. Cela provoque à son tour le fait que le robot roule dans une direction, la force motrice derrière le mouvement étant extrêmement forte. En fait, elle est si forte que le robot est capable de grimper une pente de 20 degrés ou de transporter des poids qui sont jusqu’à 40 fois supérieurs à son propre poids. La vitesse du robot dépend de sa longueur, les robots les plus longs roulant plus vite que les plus courts. 

Test des robots

Les chercheurs ont fait effectuer des tâches à ces robots et démontrer leurs compétences tout en étant enregistrés. L’un de ces tests comprenait une course entre les robots de différentes tailles et un autre qui transportait un chariot. Dans ces vidéos, les robots ont également démontré comment ils pouvaient modifier leur comportement en fonction de l’environnement. Si le robot rencontrait un obstacle difficile, il pouvait faire des choses comme grimper une marche ou changer de direction. 

L’auteur principal Feng a été surpris par le comportement du robot.

“Nous avons traité les élastomères liquides cristallins en échantillons de différentes formes grâce à l’impression 4D et les avons stimulés avec de la lumière, de la chaleur et de l’électricité pour observer leur réponse,” dit-il. “Nous avons trouvé de nombreux phénomènes de conduite intéressants en plus de la déformation.”

Selon les chercheurs, ces robots pourraient être utilisés à l’avenir pour effectuer des tâches dans des endroits petits et confinés, tels que dans un tuyau. Ils pourraient également fonctionner dans des conditions extrêmes, telles que des surfaces très chaudes.

“Nous espérons que les robots en caoutchouc ne seront plus limités à de simples actionneurs, qui ne peuvent changer de forme qu’à une position fixe,” dit Feng.