La robotique molle s’améliore avec une pompe flexible

Les scientifiques de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne ont développé une petite pompe qui va aider à augmenter l’efficacité des robots autonomes mous, des exosquelettes légers et des vêtements intelligents.

La plupart de nos robots mous actuels sont faits de silicone, de caoutchouc et de polymères extensibles. Contrairement aux robots plus durs ou plus traditionnels, les robots mous peuvent se déplacer plus efficacement dans des environnements complexes, manipuler des objets fragiles et être utilisés dans de nombreuses connexions robot-humain. Certains des domaines où ils sont utilisés incluent les exosquelettes de rééducation et les vêtements robotiques. Les robots de type soft-bio pourraient eventually explorer des environnements distants et dangereux de manière beaucoup plus sûre que les humains.

Les robots mous que nous avons maintenant contiennent des pompes rigides et bruyantes qui sont utilisées pour pousser des fluides dans des zones importantes. Cela nuit à la possibilité de ce que les robots mous peuvent être, car leur mobilité et leur autonomie sont limitées par les pompes et les tubes.

Les chercheurs du Laboratoire de transducteurs mous (LMTS) et du Laboratoire des systèmes intelligents (LIS) de l’EPFL, ainsi que des chercheurs de l’Institut de technologie de Shibaura à Tokyo, au Japon, sont responsables de ces nouveaux développements. Les deux groupes sont les premiers à avoir développé une pompe entièrement souple, jusqu’aux électrodes. La nouvelle pompe pèse environ un gramme et est complètement silencieuse tout en utilisant une très petite quantité d’énergie. L’alimentation provient d’un circuit de 2 cm sur 2 cm et d’une batterie rechargeable. Cette nouvelle pompe pourrait également éliminer le besoin d’utiliser des câbles.

Herbert Shea, le directeur du LMTS, a parlé de la nouvelle technologie.

« Si nous voulons activer des robots plus grands, nous connectons plusieurs pompes ensemble », a déclaré Shea. « Nous considérons cela comme un changement de paradigme dans le domaine de la robotique molle ».

Les chercheurs ont publié leur travail dans un article de la revue Nature.

Une autre façon dont les pompes souples peuvent être utilisées est pour circuler des fluides à travers des vêtements intelligents. Ils le feraient en déplaçant les liquides dans de fines tubes flexibles intégrés dans les vêtements. Il y a de nombreuses possibilités pour cela, notamment le refroidissement et le chauffage de différentes zones du corps en déplaçant les liquides vers ces zones. De nombreux professionnels pourraient bénéficier de cette technologie, notamment les chirurgiens, les athlètes et les pilotes.

Les nouvelles pompes souples sont « basées sur le mécanisme physique utilisé aujourd’hui pour circuler le liquide de refroidissement dans des systèmes comme les supercalculateurs ». La disposition de la pompe comprend un canal en forme de tube d’un diamètre de 1 mm, et à l’intérieur, des rangées d’électrodes imprimées. À l’intérieur de la pompe se trouve un liquide diélectrique. Des tensions sont appliquées, et des électrons passent des électrodes au liquide. Cela fait que certaines molécules deviennent électriquement chargées. Ces molécules sont alors attirées par d’autres électrodes et tirent le fluide à travers le tube avec elles. Selon Vito Cacucciolo, un post-doctorant au LMTS et l’auteur principal de l’étude, « Nous pouvons accélérer le débit en ajustant le champ électrique, tout en restant complètement silencieux ».

Cette technologie est déjà testée dans certains domaines. Les chercheurs ont pu implanter avec succès la pompe dans un doigt robotique couramment utilisé dans les laboratoires de robotique. Les chercheurs travaillent également avec le laboratoire de Koichi Suzumori au Japon. Là, ils travaillent sur des muscles artificiels à entraînement fluide ainsi que des exosquelettes flexibles.

L’équipe de chercheurs a également utilisé la nouvelle technologie dans un gant de tissu. Le gant a des tubes à travers lui qui peuvent transporter du liquide pour chauffer et refroidir différentes zones du gant. « Cela fonctionne un peu comme votre système de chauffage et de refroidissement à la maison », a déclaré Cacucciolo.

Cette nouvelle technologie va continuer à se développer et il est probable qu’elle attire des entreprises de différents domaines. Certaines ont déjà montré leur intérêt dès le début. Il y a de nombreuses possibilités avec les nouveaux robots mous et les pompes extensibles qui peuvent aider à développer de nombreux produits d’interface humain-robot