Les structures origami conduisent à une rigidité ajustable dans les robots

De nouvelles recherches menées à l’Université d’État de l’Arizona démontrent comment les structures origami courbes peuvent conduire à une flexibilité adaptable dans les robots. Une flexibilité adaptable permet à un robot d’ajuster sa rigidité en fonction de la tâche à accomplir, ce qui, dans le passé, s’est avéré difficile à mettre en œuvre avec des conceptions simples.

Hanqing Jiang est professeur de génie mécanique à l’université et auteur principal de l’article intitulé « Manipulation de la rigidité in situ à l’aide d’origami courbe élégant ». Le travail a été publié dans Science Advances.

« L’intégration de structures origami courbes dans la conception de robots offre une possibilité remarquable en termes de flexibilité adaptable, ou de rigidité, comme concept complémentaire », a déclaré Jiang. « Une grande flexibilité, ou une faible rigidité, est comparable à un atterrissage doux navigué par un chat. Une faible flexibilité, ou une grande rigidité, est similaire à l’exécution d’un saut dur dans une paire de bottes rigides. »

Différence opérationnelle

Jiang a comparé la différence opérationnelle offerte par les origami courbes à celle des voitures de sport par rapport aux véhicules plus axés sur le confort.

« Similaire au passage d’un mode de conduite sportive à un mode de conduite confortable, ces structures origami courbes offriront simultanément la capacité de basculer entre les modes doux et dur en fonction de la façon dont les robots interagissent avec l’environnement », a-t-il déclaré.

Dans le domaine de la robotique, il existe différents modes de rigidité, tels que la rigidité élevée, qui est cruciale pour soulever des poids lourds. Une grande flexibilité est utilisée pour l’absorption des chocs et une rigidité négative, qui est la capacité à libérer de l’énergie stockée comme un ressort, est utilisée pour les sprints.

Flexibilité à la demande

Pour les robots qui nécessitent une rigidité, ils sont souvent encombrants. Cependant, les origami courbes permettent de fonctionner sur une échelle de rigidité étendue, ce qui signifie une flexibilité à la demande.

La recherche de l’équipe s’est concentrée sur la combinaison de l’énergie de pliage aux plis origami avec la flexion des panneaux, qui est réglée en déplaçant le long de plusieurs plis entre deux points. Avec les origami courbes, un seul robot est capable d’effectuer divers mouvements. Par exemple, l’équipe a développé un robot qui nage et qui a une gamme de neuf mouvements différents, tels que rapide, lent, moyen, linéaire et rotationnel. Pour accomplir l’un de ces mouvements, il suffit d’ajuster les plis.

En plus de la robotique, les principes établis dans la recherche pourraient aider à concevoir des matériaux mécaniques métamorphiques dans les industries électromagnétiques, automobiles et aérospatiales. Cela pourrait également s’avérer utile dans la création de dispositifs biomédicaux.

« La beauté de ce travail est que la conception de plis courbes, et chaque pli courbe correspond à une flexibilité particulière », a déclaré Jiang.

Les autres auteurs contribuant à la recherche incluent Hanqing Jiang, Zirui Zhai et Lingling Wu de l’École d’ingénierie.