Les chercheurs construisent un robot à partir de plusieurs petits robots imprimés en 3D

Les chercheurs de l’Institut de technologie de Géorgie ont construit un robot qui se compose entièrement de petits robots appelés « smarticles ». Cette nouvelle technique de locomotion remet en question la façon conventionnelle de créer des robots à partir de moteurs, de batteries, d’actionneurs, de segments de corps, de jambes et de roues.

La nouvelle recherche a été soutenue par le Bureau de recherche de l’armée, la Fondation nationale des sciences et les chercheurs de l’Université Northwestern. Elle a été publiée dans la revue Science Robotics.

Ces particules actives intelligentes imprimées en 3D ne peuvent effectuer que la fonction de battre leurs deux bras. Le potentiel de ces smarticles change chaque fois que cinq d’entre eux sont confinés dans un cercle. Lorsqu’ils sont ensemble, ils forment un système robophysique appelé « supersmarticle » en se poussant les uns les autres. Ce supersmarticle est alors capable de se déplacer de manière autonome. Si un capteur de son ou de lumière est ajouté, il peut être contrôlé par stimulus.

Ce nouveau système est encore en cours de développement, mais l’idée de créer des robots en regroupant des plus petits a un énorme potentiel. Il fournit des capacités de groupe et pourrait conduire à un contrôle mécanique des petits robots. Le regroupement de petits robots pourrait également conduire à une nouvelle locomotion.

Dan Goldman est professeur de la chaire Dunn Family à l’École de physique de l’Institut de technologie de Géorgie.

« Ce sont des robots très rudimentaires dont le comportement est dominé par la mécanique et les lois de la physique », a-t-il déclaré. « Nous ne cherchons pas à mettre un contrôle sophistiqué, des capteurs et une computation sur eux tous. À mesure que les robots deviennent de plus en plus petits, nous devrons utiliser les principes de la mécanique et de la physique pour les contrôler, car ils n’auront pas le niveau de computation et de détection dont nous avons besoin pour un contrôle conventionnel. »

La recherche a été basée sur l’étude de staples de construction qui ont été versées dans un conteneur avec des côtés amovibles. Un ancien étudiant en doctorat et maintenant membre du corps professoral de l’Université de Californie à San Diego, Nick Gravish, a ensuite retiré les parois du conteneur pour créer des structures qui pouvaient se tenir debout. Il a réalisé que des objets mécaniques pouvaient être assemblés pour créer des structures qui pouvaient faire beaucoup plus que leurs composants individuels.

« Un robot construit à partir d’autres robots rudimentaires est devenu la vision », a déclaré Goldman. « Vous pouvez imaginer créer un robot dans lequel vous ajustez légèrement ses paramètres géométriques et ce qui émerge, ce sont des comportements qualitativement nouveaux. »

Will Savoie, assistant de recherche gradué, a créé des smarticles alimentés par batterie à partir d’une imprimante 3D. Ils avaient des moteurs, des capteurs simples et une certaine puissance de calcul. Individuellement, les smarticles ne peuvent pas faire grand-chose, mais ils sont capables de changer de position et d’interagir les uns avec les autres lorsqu’ils sont placés dans un anneau.

« Même si aucun robot individuel ne peut se déplacer par lui-même, le nuage composé de plusieurs robots peut se déplacer en se poussant et se rétrécir en se rassemblant », selon Goldman. « Si vous placez un anneau autour du nuage de petits robots, ils commencent à se pousser les uns les autres et l’anneau plus grand – ce que nous appelons un supersmarticle – se déplace aléatoirement. »

Les chercheurs ont également appris qu’ils pouvaient contrôler le mouvement des robots en utilisant des capteurs photo. Ils ont pu arrêter les bras de battre avec un faisceau de lumière.

« Si vous inclinez la lampe de poche juste au bon endroit, vous pouvez mettre en évidence le robot que vous voulez rendre inactif, et cela fait que l’anneau se déplace vers lui ou s’en éloigne, même si aucun robot n’est programmé pour se déplacer vers la lumière », a expliqué Goldman. « Cela a permis de diriger l’ensemble de manière très rudimentaire et stochastique. »

Ces nouveaux développements aideront à la création de robots en essaim qui sont composés de plusieurs petits appareils. Ils pourraient être modifiés pour être utiles dans une variété de situations et d’applications différentes. L’armée américaine a également pris un intérêt pour le nouveau projet, car il pourrait aider à créer des robots qui peuvent changer de forme et de fonction.