Les chercheurs développent un robot mou hydraulique inspiré des holothuries

Une équipe de chercheurs du département de génie mécanique de la POSTECH a développé un actionneur mou autonome hydraulique, plus rapide et plus puissant que les actionneurs mous conventionnels. L’équipe était dirigée par le professeur Dong Sung Kim, le Dr Andrew Choi et Hyeonseok Han.

La recherche a été publiée dans le Journal of Materials Chemistry A.

MCT et holothuries

Le nouveau développement a été inspiré par le tissu collagène mutable (MCT) des holothuries. Le corps d’une holothurie est composé de MCT, qui lui permet de durcir ou de se ramollir en fonction de l’environnement qui l’entoure. Le module élastique des holothuries est capable de changer jusqu’à 10 fois en quelques secondes, ce qui leur permet de passer à travers de petites fissures ou de gonfler pour menacer les prédateurs. Ils peuvent le faire en formant ou en détruisant des liaisons hydrogène dans les tissus collagènes en contrôlant les régulateurs chimiques.

Les actionneurs sont rigides et peuvent modifier leur état physique en utilisant un changement de signal électrique, similaire à un moteur ou à un interrupteur. Certains actionneurs mous, en revanche, peuvent répondre à l’eau et l’utiliser comme source d’énergie. Pour les robots mous qui nécessitent une liberté de mouvement, les actionneurs mous peuvent aider à cet égard. Cependant, les actionneurs mous existants sont souvent fragiles et lents, ce qui signifie qu’ils ne peuvent pas être appliqués efficacement.

Supérieur aux actionneurs mous conventionnels

Les chercheurs ont été inspirés par le MCT des holothuries, qui peut changer de forme librement en réagissant avec l’eau. Ils ont ensuite développé un actionneur programmable basé sur l’hydrogel PNIPAAm en bloc, qui est extrêmement flexible. Il a démontré une force d’action 200 fois supérieure et 300 fois plus rapide que les actionneurs mous conventionnels qui utilisent l’eau comme source d’énergie. Ces actionneurs sont même capables d’utiliser l’eau comme source d’énergie lorsqu’elle est à 80 degrés Celsius.

À travers divers tests, l’actionneur a démontré qu’il était suffisamment robuste pour retrouver sa forme d’origine lorsqu’il était soumis à 300 % de déformation en traction.

Selon l’équipe, cet actionneur pourrait être utilisé dans de nombreux secteurs différents, notamment les secteurs industriel et biomédical. Il pourrait également faire une différence dans les robots industriels, plus précisément avec les pinces qui agissent comme un bras humain et soulèvent des matériaux. Ce type de robot peut également fermer des plaies et agir comme des doigts artificiels.

« Le robot mou s’active lorsqu’il entre en contact avec l’humidité et est flexible et déformable pour s’adapter facilement à différents environnements », a expliqué le professeur Dong Sung Kim. « Cet actionneur hydrogel nouvellement développé est très puissant et agit rapidement pour permettre une opération même dans les endroits sans électricité en utilisant l’énergie chimique. »

La recherche a été soutenue par le programme de rechercheurs de carrière intermédiaire et le programme de développement technologique biomédical de base financé par le ministère de la Science et de la technologie de l’information et de la communication et la Fondation nationale de la recherche de Corée, ainsi que par le projet Alchemist financé par le ministère du Commerce, de l’industrie et de l’énergie.