Des chercheurs développent un bras robotique souple inspiré de la pieuvre

Des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et de l’Université Beihang ont développé un bras robotique souple basé sur une pieuvre. Il peut saisir, déplacer et manipuler une gamme d’objets différents avec sa conception flexible et effilée. Le bras robotique se compose de ventouses qui aident à avoir une prise plus ferme lors de la saisie d’objets de formes, tailles et textures variées. 

Ce nouveau développement est un autre exemple de robots basés sur la nature. Chez la pieuvre, deux tiers des neurones sont situés dans ses bras, rendant chaque bras indépendant. Les bras de la pieuvre sont capables de défaire des nœuds, d’ouvrir des bouteilles à prévention d’ouverture par les enfants et de s’entourer de proies de formes et de tailles variées. L’un des aspects les plus impressionnants des bras est les ventouses, qui peuvent former des joints solides sur des surfaces rugueuses sous l’eau. 

August Domel est un récent diplômé du doctorat de Harvard et co-premier auteur de l’article. 

« La plupart des recherches précédentes sur les robots inspirés de la pieuvre se sont concentrées soit sur l’imitation de la succion, soit sur le mouvement du bras, mais pas les deux », a déclaré Domel. « Notre recherche est la première à quantifier les angles d’effilement des bras et les fonctions combinées de flexion et de succion, ce qui permet d’utiliser une seule petite pince pour une large gamme d’objets qui nécessiteraient autrement l’utilisation de plusieurs pinces. »

La recherche a été publiée dans Soft Robotics. 

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La première étape prise par les chercheurs a été d’étudier l’angle d’effilement des bras de pieuvre réels. Ils ont ensuite déterminé quelle conception serait la meilleure pour un robot souple pour plier et saisir des objets. L’équipe a étudié la disposition et la structure des ventouses et a trouvé un moyen de les intégrer dans la nouvelle conception. 

Zhexin Xie est co-premier auteur et étudiant en doctorat à l’Université Beihang. Il est co-inventeur de la pince tentaculaire Festo. Il s’agit de la première mise en œuvre entièrement intégrée de ce type dans un prototype commercial.

« Nous avons imité la structure générale et la distribution de ces ventouses pour nos actionneurs souples », a déclaré Xie. « Bien que notre conception soit beaucoup plus simple que son homologue biologique, ces ventouses biomimétiques à base de vide peuvent s’attacher à presque n’importe quel objet. »

Le bras robotique souple est contrôlé par les chercheurs à l’aide de deux valves. Une valve est utilisée pour appliquer la pression pour plier le bras, et l’autre est pour un vide qui active les ventouses. Les chercheurs peuvent modifier la pression et le vide pour que le bras s’attache à un objet, s’enroule autour de lui et le libère. 

L’appareil a été testé avec succès par les chercheurs sur divers objets, notamment des feuilles de plastique minces, des tasses de café, des éprouvettes, des œufs et des crabes vivants. En raison de la conception effilée, le bras robotique souple a pu fonctionner dans des espaces confinés pour récupérer des objets.

Katia Bertoldi est co-auteur principal de l’étude et professeur de mécanique appliquée et de SEAS. 

« Les résultats de notre étude ne fournissent pas seulement de nouvelles informations sur la création d’actionneurs robotiques souples de nouvelle génération pour saisir une large gamme d’objets morphologiquement divers, mais contribuent également à notre compréhension de la signification fonctionnelle de la variabilité de l’angle d’effilement du bras chez les différentes espèces de pieuvres », a déclaré Bertoldi.