Des scientifiques de l’EPFL ont créé un robot éléphant grâce à une structure en treillis programmable et imprimable en 3D. Elle peut, à l’aide d’une simple mousse, reproduire toute la diversité des tissus biologiques, d’une trompe souple à un os rigide.
Il est extrêmement difficile de reproduire la diversité musculo-squelettique en robotique. L’équipe de Josie Hughes à l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) s'est penchée sur la question, développant une structure en treillis qui combine la diversité des tissus biologiques avec la commande et la précision robotisées.
Le treillis, fabriqué à partir d'une simple mousse, est composé d’unités individuelles, ou cellules, qui peuvent être programmées pour avoir différentes formes et positions. Ces cellules peuvent prendre plus d’un million de configurations différentes et même être combinées pour produire des variations géométriques infinies.
«Nous avons utilisé notre technique de treillis programmable pour créer un robot éléphant d’inspiration musculo-squelettique doté d’une trompe souple qui peut se tordre, se plier et tourner, ainsi que d’articulations plus rigides de la hanche, du genou et de la patte», explique Qinghua Guan, chercheur postdoctoral, cité jeudi dans un communiqué de l'EPFL.
Position dans le treillis
En plus de moduler la forme de chaque cellule, les scientifiques peuvent également programmer leur position dans le treillis. Cette deuxième dimension de programmation leur permet de faire pivoter et de déplacer chaque cellule le long de son axe.
Les cellules peuvent même être superposées les unes aux autres pour créer des combinaisons de cellules entièrement nouvelles, donnant au treillis obtenu un ensemble encore plus vaste de propriétés mécaniques. Un cube en treillis avec quatre cellules superposées peut ainsi fournir environ 4 millions de configurations possibles.
Pour ce modèle d’éléphant, cette double capacité de programmation a permis la fabrication de plusieurs types de tissus, y compris une articulation plane glissante (que l’on trouve dans les petits os de la patte), une articulation uniaxiale fléchissante (dans le genou) et une articulation biaxiale fléchissante bidirectionnelle (dans les orteils).
L’équipe a également pu reproduire le mouvement complexe de la trompe musclée de l’éléphant en concevant des sections de treillis distinctes dédiées aux mouvements de torsion, de flexion et de rotation, tout en maintenant des transitions fluides et continues entre elles, selon ces travaux publiés dans la revue Science Advances.
«Tout comme le nid d’abeilles, le rapport résistance/poids du treillis peut être très élevé, ce qui permet de créer des robots ultralégers et performants. La structure en mousse ouverte est bien adaptée au mouvement des fluides et pourrait même intégrer d’autres matériaux tels que des capteurs, pour rendre la technologie plus intelligente», conclut Josie Hugues.
