Les ingénieurs s’inspirent de la nature pour développer un préhenseur robotique souple

Les ingénieurs de l’Université de Géorgie ont suivi le modèle de plus en plus répandu consistant à s’inspirer de la nature pour développer la robotique. Alors qu’il s’agit souvent de caractéristiques animales dans la nature, telles que les bras des pieuvres, cette instance a impliqué l’équipe qui a regardé les haricots de pole pour développer un préhenseur robotique souple.

Les caractéristiques les plus inspirantes des haricots de pole et d’autres plantes s’enroulant pour les chercheurs étaient leurs pousses sensibles au toucher, qui sont utilisées pour s’enrouler autour des supports. Le robot développé par l’équipe de l’UGA peut se comporter de manière similaire, saisissant fermement mais délicatement des objets allant jusqu’à un millimètre de diamètre.

Mable Fok est professeur associé et auteur principal de l’étude.

“Nous avions essayé différents designs, mais nous n’étions pas satisfaits des résultats, puis je me suis rappelé des haricots de pole que j’avais cultivés dans notre jardin il y a quelques années,” a déclaré Fok. “Cette plante peut tenir fermement à d’autres plantes ou à une corde. J’ai donc effectué des recherches sur les plantes s’enroulant et j’ai pensé que c’était un bon design de la nature pour que nous l’explorions.”

La nouvelle étude a été publiée dans le journal Optics Express.

L’équipe comprenait également Mei Yang et Ning Liu, candidats au doctorat en ingénierie ; Liam Paul Cooper, qui est un étudiant en ingénierie de systèmes informatiques ; et Xianqiao Wang, professeur associé à la Faculté d’ingénierie. 

“L’action d’enroulement de notre robot ne nécessite qu’un seul contrôle pneumatique, ce qui simplifie considérablement son fonctionnement en éliminant le besoin d’une coordination complexe entre plusieurs contrôles pneumatiques,” a continué Fok. “Puisque nous utilisons un mouvement d’enroulement unique, le préhenseur robotique souple fonctionne bien dans des espaces confinés et n’a besoin que d’un petit espace de fonctionnement.”

L’appareil robotique

Un autre aspect unique de l’appareil de l’UGA est un capteur intégré qui fournit une rétroaction critique en temps réel, ce qui le place en tête des autres robots sur le marché.

“Nous avons intégré un capteur à fibre optique au milieu de la colonne vertébrale élastique du robot qui peut détecter l’angle d’enroulement, les paramètres physiques de la cible et les perturbations externes qui pourraient faire que la cible se détache,” a déclaré Fok.

Le préhenseur robotique souple mesure un peu plus de trois pouces de long et est construit en silicone. Les chercheurs pensent qu’il pourrait être appliqué dans des secteurs tels que l’agriculture, la médecine et la recherche. Des applications spécifiques incluent l’emballage de produits agricoles tels que des plantes délicates, la robotique chirurgicale et la manipulation d’échantillons de recherche dans des tubes en verre.

L’étude a démontré l’efficacité du préhenseur robotique souple lors de la saisie d’objets tels que des crayons et des pinceaux. Il a pu fonctionner avec un objet aussi petit qu’un fil mince sur une agrafe en papier redressée. Outre son efficacité, l’appareil a une excellente reproductibilité, une grande précision d’enroulement et une détection précise des perturbations externes.

L’équipe va maintenant travailler à améliorer le contrôle de rétroaction automatique, que les lectures du capteur à fibre optique fourniront des informations. Ils vont également essayer de miniaturiser la conception, la rendant ainsi plus applicable en tant qu’appareil biomédical.

“Ce robot souple enroulant avec son capteur à fibre optique intégré forme un bloc de construction pour un robot souple plus complet. Avoir une conception et un contrôle plus simples est définitivement un avantage,” a déclaré Fok.