Le plus petit robot marcheur télécommandé au monde utilise un alliage à mémoire de forme
Des chercheurs de l’université Northwestern, dans l’Illinois aux Etats-Unis, ont fait la démonstration du plus petit robot marcheur télécommandé au monde, qui ne mesure qu’un demi-millimètre de large. Ces minuscules machines peuvent se plier, se tordre, ramper, marcher, tourner et sauter sans système hydraulique ni électricité.
Ils sont construits à l’aide de matériaux en alliage à mémoire de forme, qui sont ensuite déformés pour obtenir la forme souhaitée. En chauffant ces alliages, ils reprennent leur forme initiale, et une fine couche de verre est capable de les remettre de manière élastique dans leur état déformé lorsque la chaleur disparaît.
Dans ce cas, la chaleur a été fournie par un balayage laser, qui est passé au-dessus des crabes pour chauffer l’alliage. Comme ils sont minuscules, la chaleur se disperse très rapidement, ce qui les rend étonnamment réactifs, même à 10 cycles par seconde. La direction du balayage laser détermine la direction du mouvement : un balayage à droite, et les crabes marchent à droite, simplement en raison de la synchronisation de l’actionnement des pattes. L’équipe les a chronométrés à une vitesse moyenne de la moitié de leur longueur corporelle par seconde.
D’une largeur d’à peine un demi-millimètre, ces crabes peuvent se déplacer à la vitesse de la moitié de leur longueur corporelle par seconde. (Université Northwestern)
Ils ont ensuite essayé différentes géométries, notamment des structures tripodes qui marchent dans l’eau et que l’on peut faire tourner en faisant pivoter le balayage laser, des structures enroulées capables de faire de petits sauts et d’autres capables de se tordre et d’effectuer d’autres mouvements.
Le processus de fabrication est assez fascinant : l’équipe a fabriqué les robots sous forme de structures plates, c’est-à-dire à l’état chauffé. Ensuite, elle a collé ces structures plates sur un substrat en caoutchouc étiré, mais uniquement au niveau des pieds. Le caoutchouc a ensuite été détendu, ce qui a rétréci l’empreinte des robots et les a fait sortir de la surface par un processus de déformation contrôlée qui les a placés dans leur position finale tridimensionnelle « refroidie », où le revêtement en verre a pu être appliqué pour les maintenir dans leur forme jusqu’à ce qu’ils soient chauffés.
(Université Northwestern)
Selon le professeur de science et de génie des matériaux John A. Rogers, qui a dirigé le travail expérimental :
La robotique est un domaine de recherche passionnant, et le développement de robots à l’échelle microscopique est un sujet amusant pour l’exploration universitaire. On pourrait imaginer des micro-robots comme agents de réparation ou d’assemblage de petites structures ou machines dans l’industrie ou comme assistants chirurgicaux pour déboucher des artères bouchées, arrêter des hémorragies internes ou éliminer des tumeurs cancéreuses, le tout dans le cadre de procédures peu invasives.
Bien sûr, pour les envisager ainsi, il faut imaginer comment faire pénétrer la chaleur du laser dans les minuscules espaces où ils sont censés opérer, ce qui n’est pas simple dans le corps humain. Il y a donc encore beaucoup de travail à faire.
Et pourquoi des crabes ? Selon Rogers :
Avec ces techniques d’assemblage et ces concepts de matériaux, nous pouvons construire des robots marcheurs de presque toutes les tailles ou formes 3D. Mais les élèves se sont sentis inspirés et amusés par les mouvements de reptation latéraux de petits crabes. C’était un caprice créatif.
L’étude publiée dans Science Robotics : Submillimeter-scale multimaterial terrestrial robots et présentée sur le site de l’Université Northwestern : Tiny robotic crab is smallest-ever remote-controlled walking robot.