Souple, capable de bouger dans n’importe quelle direction, de se reconfigurer rapidement et de saisir tout type d’objets… La liste des qualités et des possibilités offertes par le tentacule du poulpe est à l’image des capacités de l’extraordinaire animal. Il inspire les roboticiens, toujours en quête de dispositifs plus flexibles et polyvalents que les bras mécaniques aujourd’hui utilisés pour robotiser les usines.
Dernier épisode en date: les expérimentations de chercheurs de l’Université d’Ohio et de l’Institut de technologie de Géorgie (Etats-Unis) qui se sont inspirés du céphalopode et de l’origami, pour concevoir un bras robotisé souple, extensible et omnidirectionnel. Un prototype présenté dans les Comptes-rendus de l’Académie nationale des sciences des Etats-Unis (PNAS), datés du 7 septembre dernier.
Origami
A l’exception de quelques préhenseurs souples ou d’éléments de transmission de force hydrauliques, la robotique traditionnelle reste principalement rigide, réticente à la flexibilité et aux difficultés de pilotage qu'imposent les matériaux souples. Mais la recherche en robotique souple va bon train, et multiplie les architectures originales pour conférer aux robots le don de la souplesse.
Cette fois, les chercheurs ont combiné deux briques technologiques principales. D’abord, le bras lui-même est fabriqué selon un principe d’origami. Sur chaque segment du bras, différents plis (établis suivant un schéma dit de Kresling, lui-même bioinspiré) lui permettent de s’étendre ou de se contracter, mais aussi de se plier dans toutes les directions, ou d’être tordu sans générer de tension mécanique.
Actionnement magnétique
Restait à mouvoir l'ersatz de tentacule. Impossible, bien sûr, de générer le mouvement via des moteurs électriques au sein du bras robotique, ce qui lui ferait perdre sa souplesse et sa versatilité. L'actionnement pneumatique, quand à lui, est encore difficile à contrôler. D'où le choix original des chercheurs: un système utilisant un (ou plusieurs) champ magnétique ultra-précis pour mouvoir l'origami à distance, et lui imposer des mouvements complexes en contrôlant chaque segment de manière indépendante.
Concrètement, le bras est formé d'une structure semi-rigide, où des triangles pliés au sein des feuilles de papier à origami ou de polypropylène (pour permettre les courbes et les torsions) viennent joindre des pièces hexagonales rigides de plastique, sur lesquelles sont posées des plaques de composites aux propriétés magnétiques pour pouvoir imprimer le mouvement.
Une solution astucieuse testée sur plusieurs configurations de pliage, plus ou moins complexes, avec succès. Les structures les plus développées, comportant des dizaines d’unités de base, « permettent aux bras robotiques de réaliser des mouvements sophistiqués, s’étendre et se contracter en continu, se plier de manière reconfigurable, ou encore se tordre sur plusieurs axes », écrivent les scientifiques, en ajoutant que « des mouvements si complexes ouvrent la porte à des fonctions qui copient le tentacule d’un poulpe attrapant et manipulant des objets ».
La mise en mouvement à distance, elle, pourrait ouvrir à diverses applications, notamment pour les interventions chirurgicales ou d’autres environnements difficiles d’accès.
