Robotique Mini-pompe élastique pour robots souples

Des chercheurs de l’EPFL présentent dans la revue Nature une minuscule pompe flexible et silencieuse pesant un gramme. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour créer des robots souples autonomes, des exosquelettes légers ou encore des textiles intelligents.

Au contraire des robots rigides, les robots souples peuvent s’adapter à des environnements complexes, manipuler des objets délicats et interagir avec les humains sans risque. Faits de silicone ou d’autres polymères étirables, ils sont envisagés pour diverses applications, notamment dans des lieux inaccessibles ou dangereux.

Pour se mouvoir, la majorité de ces robots dépend de pompes rigides et bruyantes, qui font circuler des fluides dans leurs différents membres. Chaque robot est relié à ce dispositif lourd par des tubes, ce qui entrave son autonomie, et limite le développement de versions portables par l’humain, a indiqué mercredi l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) dans un communiqué.

Des chercheurs du Laboratoire de microsystèmes souples (LMTS) et du Laboratoire de systèmes intelligent (LIS), en collaboration avec des confrères du Shibaura Institute of Technology au Japon, ont conçu la première pompe entièrement souple, et ne pesant qu’un seul gramme.

Dotée d’électrodes étirables, elle est totalement silencieuse et consomme très peu d’énergie. Elle est alimentée via un circuit de deux centimètres sur deux, qui comprend une petite alimentation rechargeable.

Connecter plusieurs pompes

«Pour actionner des robots plus volumineux, nous pouvons connecter plusieurs pompes entre elles», précise Herbert Shea, directeur du LMTS, cité dans le communiqué.

Cette technologie a le potentiel de libérer les robots souples de leurs attaches: «Nous pensons qu’elle représente un changement de paradigme pour le domaine de la robotique souple», commente le chercheur.

Ces petites pompes peuvent aussi faire circuler des fluides à l’intérieur de petits tubes, intégrables directement dans des vêtements. Elles permettent ainsi la fabrication d’habits intelligents, capables de chauffer ou refroidir différentes parties du corps. De quoi intéresser les athlètes, les chirurgiens ou les pilotes.

Accélérer le mouvement

Le système est basé sur un mécanisme physique de circulation des fluides, déjà utilisé pour refroidir les superordinateurs. La pompe comprend un canal d’un millimètre de diamètre renfermant un liquide diélectrique et des rangées d’électrodes.

Lorsqu’une tension est appliquée au système, les électrons sautent depuis les électrodes vers le liquide et chargent électriquement certaines molécules. Ces dernières sont attirées vers d’autres électrodes, et poussent le reste du fluide dans les tuyaux.

«Nous pouvons accélérer le mouvement en jouant avec le champ électrique, le tout sans aucun bruit», explique Vito Cacucciolo, postdoctorant au LMTS et premier auteur de la publication.

Muscles artificiels pour le Japon

Les chercheurs ont déjà implanté avec succès leur pompe dans un doigt robotique largement utilisé. Ils collaborent avec le Laboratoire de Koichi Suzumori au Japon, qui travaille sur le développement de muscles artificiels actionnés par des fluides et sur des exosquelettes souples.

En parallèle, ils ont équipé un gant en textile de tubes et ont démontré que l’on pouvait chauffer ou refroidir des régions spécifiques du gant en utilisant la pompe. «Un peu comme le font les systèmes de chauffage et de refroidissement dans les habitations», illustre Vito Cacucciolo. Des entreprises ont déjà montré leur intérêt pour cette dernière application, conclut l'EPFL.