La plupart des animaux peuvent rapidement passer de la marche au saut au rampement à la nage si nécessaire sans reconfiguration ni ajustements majeurs.
La plupart des robots ne le peuvent pas. Mais des chercheurs de l’Université Carnegie Mellon ont créé des robots mous qui peuvent passer de la marche à la natation, par exemple, ou ramper au roulement.
“Nous avons été inspirés par la nature pour développer un robot capable d’effectuer différentes tâches et de s’adapter à son environnement sans ajouter d’actionneurs ni de complexité”, a déclaré Dinesh K. Patel, write-up-doctorant au Morphing Matter Lab de la School of Computer system Science’s Human -Institut d’interaction informatique. “Notre actionneur bistable est straightforward, stable et long lasting, et jette les bases des travaux futurs sur la robotique douce dynamique et reconfigurable.”
L’actionneur bistable est composé de caoutchouc souple imprimé en 3D contenant des ressorts en alliage à mémoire de forme qui réagissent aux courants électriques en se contractant, ce qui provoque la flexion de l’actionneur. L’équipe a utilisé ce mouvement bistable pour modifier la forme de l’actionneur ou du robotic. Une fois que le robot transform de forme, il est steady jusqu’à ce qu’une autre demand électrique le ramène à sa configuration précédente.
« Faire correspondre la façon dont les animaux passent de la marche à la nage en passant par le rampement et le saut est un grand défi pour la robotique bio-inspirée et douce », a déclaré Carmel Majidi, professeur au département de génie mécanique du School of Engineering de la CMU.
Par exemple, un robot créé par l’équipe a quatre actionneurs incurvés fixés aux cash d’un corps de la taille d’un téléphone transportable composé de deux actionneurs bistables. Sur terre, les actionneurs incurvés agissent comme des jambes, permettant au robot de marcher. Dans l’eau, les actionneurs bistables modifient la forme du robot, plaçant les actionneurs incurvés dans une situation idéale pour agir comme des hélices afin qu’il puisse nager.
“Vous devez avoir des jambes pour marcher sur terre et vous devez avoir une hélice pour nager dans l’eau. Construire un robotic avec des systèmes séparés conçus pour chaque environnement ajoute de la complexité et du poids”, a déclaré Xiaonan Huang, professeur adjoint de robotique à l’Université du Michigan et l’ancien doctorat de Majidi. étudiant. “Nous utilisons le même système pour les deux environnements afin de créer un robot efficace.”
L’équipe a créé deux autres robots : un qui peut ramper et sauter, et un inspiré des chenilles et des cloportes qui peuvent ramper et rouler.
Les actionneurs ne nécessitent qu’une centaine de millisecondes de charge électrique pour changer de forme, et ils sont durables. L’équipe a demandé à une personne de faire du vélo sur l’un des actionneurs à quelques reprises et a changé la forme de leurs robots des centaines de fois pour démontrer leur durabilité.
À l’avenir, les robots pourraient être utilisés dans des circumstances de sauvetage ou pour interagir avec des animaux marins ou des coraux. L’utilisation de ressorts activés par la chaleur dans les actionneurs pourrait ouvrir des purposes dans la surveillance de l’environnement, l’haptique, l’électronique reconfigurable et la conversation.
“Il existe de nombreux scénarios intéressants et passionnants où des robots économes en énergie et polyvalents comme celui-ci pourraient être utiles”, a déclaré Lining Yao, professeur adjoint Cooper-Siegel au HCII et responsable du Morphing Matter Lab.
La recherche de l’équipe, “Extremely Dynamic Bistable Comfortable Actuator for Reconfigurable Multimodal Tender Robots”, a fait la couverture du numéro de janvier 2023 d’Advanced Materials Systems. L’équipe de recherche comprenait les co-premiers auteurs Patel et Huang Yao Majidi Yichi Luo, étudiant à la maîtrise en génie mécanique à la CMU et Mrunmayi Mungekar et M. Khalid Jawed, tous deux du Département de génie mécanique et aérospatial de l’Université de Californie à Los Angeles.