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

Les ingénieurs de l’Université de Géorgie ont suivi le modèle de plus en plus répandu de s’inspirer de la nature pour développer la robotique. Alors que ce sont souvent des caractéristiques animales de la nature, telles que les bras de poulpe, qui sont utilisées, dans ce cas, l’équipe a regardé les haricots de pole pour développer un gripper robotique souple.

Les caractéristiques les plus inspirantes des haricots de pole et d’autres plantes enlacées 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 de diamètre allant jusqu’à un millimètre.

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 si fort à d’autres plantes ou à une corde. J’ai donc effectué des recherches sur les plantes enlacées et j’ai pensé que c’était un bon design issu de la nature pour que nous l’explorions.”

L’étude a été publiée dans la revue Optics Express.

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

“Notre action d’enlacement du robot ne nécessite qu’un seul contrôle pneumatique, ce qui simplifie considérablement son fonctionnement en éliminant la nécessité d’une coordination complexe entre plusieurs contrôles pneumatiques,” a continué Fok. “Puisque nous utilisons un mouvement d’enlacement unique, le gripper 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’enlacement, les paramètres physiques de la cible et les perturbations externes qui pourraient faire que la cible se détache,” a déclaré Fok.

Le gripper robotique souple mesure un peu plus de sept centimètres 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 gripper robotique souple lorsqu’il saisit des objets tels que des crayons et des pinceaux. Il a pu fonctionner avec un objet aussi petit qu’un fil mince sur une agrafe dépliée. Outre son efficacité, l’appareil a une excellente reproductibilité, une grande précision d’enlacement 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 vont fournir. Ils vont également chercher à miniaturiser la conception, la rendant ainsi plus applicable en tant qu’appareil biomédical.

“Ce robot souple enlacé 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.