Les ingénieurs développent une main robotique souple capable de jouer à Nintendo

Les chercheurs et les ingénieurs de l’Université du Maryland ont créé une main robotique souple imprimée en 3D capable de jouer à Super Mario Bros. de Nintendo.

Dans ce qui constitue une avancée incroyable dans l’agilité des mains robotiques, la recherche a été présentée dans Science Advances.

Le domaine de la robotique souple se concentre sur les robots flexibles et gonflables qui sont alimentés par de l’eau ou de l’air, tandis que les robots traditionnels sont alimentés par l’électricité. Il y a eu un intérêt accru pour la robotique souple en raison de leur sécurité et de leur adaptabilité, ce qui les a souvent amenés à être utilisés pour les prothèses et les appareils médicaux. Cependant, jusqu’à la nouvelle recherche, il a été difficile de contrôler les fluides qui permettent aux robots de se plier et de se déplacer.

L’équipe de recherche était dirigée par Ryan D. Sochol, professeur adjoint de génie mécanique à l’Université du Maryland. La grande avancée de l’équipe est survenue lorsqu’ils ont pu imprimer en 3D des robots souples entièrement assemblés avec des circuits fluidiques intégrés, et tout cela a pu être fait en une seule étape.

Joshua Hubbard est co-premier auteur.

“Auparavant, chaque doigt d’une main robotique souple aurait généralement besoin de sa propre ligne de contrôle, ce qui peut limiter la portabilité et l’utilité”, explique Hubbard. “Mais en imprimant en 3D la main robotique souple avec nos transistors fluidiques intégrés, elle peut jouer à Nintendo en fonction d’une seule entrée de pression.”

Image: University of Maryland

Démonstration du robot

L’équipe a démontré la main robotique souple en concevant un circuit fluidique intégré qui lui a permis de fonctionner en réponse à une seule pression de contrôle. En appliquant une pression faible, l’équipe pouvait faire presser le premier doigt sur le contrôleur Nintendo pour faire marcher Mario. En appliquant une pression élevée, Mario sauterait.

La main reposait sur un programme fixe qui commutait automatiquement entre les pressions faible, moyenne et élevée, et elle a pu exploiter avec succès le contrôleur Nintendo et terminer le premier niveau du jeu en moins de 90 secondes.

Ruben Acevedo est un récent diplômé du doctorat et co-premier auteur de l’étude.

“Récemment, plusieurs groupes ont tenté d’exploiter les circuits fluidiques pour améliorer l’autonomie des robots souples”, a déclaré Acevedo, “mais les méthodes de construction et d’intégration de ces circuits fluidiques avec les robots peuvent prendre des jours à des semaines, avec un haut degré de travail manuel et de compétence technique”.

Impression 3D

L’équipe a utilisé l’impression 3D “PolyJet”, qui comporte de nombreuses couches de “encres” multimatériaux empilées les unes sur les autres en 3D.

Kristen Edwards est co-auteur de l’étude.

“Dans l’espace d’un jour et avec un travail mineur, les chercheurs peuvent maintenant passer de l’appui sur le bouton de démarrage d’une imprimante 3D à avoir des robots souples complets – y compris tous les actionneurs souples, les éléments de circuit fluidique et les caractéristiques du corps – prêts à l’emploi”, a déclaré Edwards.

Choisir Mario n’était pas seulement une décision basée sur le plaisir, mais cela a également servi de moyen précis de mesurer l’agilité de la main. Le timing et la composition du jeu vidéo sont déjà établis, avec une seule erreur qui met fin au jeu. Cela a fourni un nouveau moyen d’évaluer le robot.

Autres avancées de la recherche et accès ouvert

L’article de recherche de l’équipe a également détaillé des robots souples inspirés de la tortue terapine, qui ont tous été imprimés au Terrapin Works 3D Printing Hub de l’UMD.

La stratégie de l’équipe est également en open source, et l’article est en accès ouvert pour que tout le monde puisse le lire. L’équipe a également lié ses matériaux supplémentaires à un GitHub, et il contient tous les fichiers de conception électronique.

“Nous partageons librement tous nos fichiers de conception afin que tout le monde puisse télécharger, modifier à la demande et imprimer en 3D – que ce soit avec son propre imprimante ou via un service d’impression comme le nôtre – tous les robots souples et les éléments de circuit fluidique de notre travail”, a déclaré Sochol. “Il est notre espoir que cette stratégie d’impression 3D en open source élargira l’accessibilité, la diffusion, la reproductibilité et l’adoption des robots souples avec des circuits fluidiques intégrés et, à terme, accélérera les progrès dans le domaine”.

L’équipe étudie maintenant comment leur technique peut être utilisée pour des applications biomédicales telles que des appareils de rééducation, des outils chirurgicaux et des prothèses sur mesure.