Les physiciens font progresser les robots métamorphes de nouvelle génération

Une équipe de physiciens de l’Université de Bath a découvert un nouveau moyen de recouvrir les robots mous de matériaux qui leur permettent de bouger et de fonctionner plus efficacement. Cette nouvelle avancée conduira à la prochaine génération de robots métamorphes.

La recherche a été publiée dans la revue scientifique Science Advances.

Une avancée majeure sur la matière active

Selon les auteurs de l’étude, cette nouvelle avancée sur la « matière active » pourrait être un tournant majeur dans la conception des robots. Si ce concept est développé plus loin, les experts pourraient éventuellement déterminer la forme, le comportement et le mouvement d’un solide mou par une activité humaine contrôlée sur sa surface, plutôt que par son élasticité naturelle.

La surface de la plupart des matériaux mous se contracte en une sphère, semblable à la façon dont l’eau se forme en gouttes. Cela se produit en raison de la surface des liquides et d’autres matériaux mous qui se contractent naturellement en une surface la plus petite possible. Cependant, la matière active peut être conçue pour ne pas suivre ce modèle.

Avec ces techniques et la matière active, les experts espèrent que la prochaine génération de machines sera faite de nombreuses unités actives individuelles qui travaillent ensemble pour déterminer le mouvement et la fonction de la machine. Avant cette possibilité, ces machines étaient contrôlées par un contrôleur central. La nouvelle conception est similaire à la façon dont nos propres tissus biologiques fonctionnent.

Concevoir de nouvelles machines mous

Les scientifiques pourraient prendre cette conception et créer des machines mous avec des bras constitués de matériaux flexibles alimentés par des robots situés à la surface des matériaux. Une autre possibilité est de modifier la taille et la forme des capsules de délivrance de médicaments en recouvrant la surface des nanoparticules d’un matériau actif et réactif.

Selon le Dr Jack Binysh, premier auteur de l’étude, l’un des aspects les plus intéressants de cette nouvelle avancée est qu’elle remet en question la façon dont nous considérons les « règles familières de la nature ».

« La matière active nous fait regarder les règles familières de la nature — des règles comme le fait que la tension de surface doit être positive — sous un nouveau jour. Voir ce qui se passe si nous brisons ces règles, et comment nous pouvons exploiter les résultats, est un endroit passionnant pour faire des recherches », déclare le Dr Binysh.

Le Dr Anton Souslov est l’auteur correspondant de la recherche.

« Cette étude est une preuve de concept importante et a de nombreuses implications utiles. Par exemple, les futures technologies pourraient produire des robots mous qui sont encore plus souples et meilleurs pour ramasser et manipuler des matériaux délicats », déclare le Dr Souslov.

Les chercheurs ont développé une théorie et des simulations pour décrire un solide mou 3D avec une surface qui subit des contraintes actives. Les résultats ont démontré que les contraintes actives étendent la surface du matériau et tirent le solide situé en dessous, ce qui provoque un changement de forme global. La forme prise par le solide pourrait alors être modifiée en modifiant les propriétés élastiques du matériau.

L’équipe de chercheurs va maintenant appliquer ce principe pour concevoir des robots plus spécifiques, et ils vont approfondir le comportement collectif et ce qui se passe lorsque plusieurs solides actifs sont empilés ensemble.