Gérer des questions délicates

L’émergence de la robotique douce représente une avancée majeure dans le domaine de la robotique, notamment lorsqu’il s’agit de manipuler des objets délicats qui seraient vulnérables aux dommages causés par des robots rigides traditionnels. Les robots souples sont construits avec des matériaux flexibles et des structures souples, leur permettant d'interagir avec les objets de manière plus douce et adaptable. Cette fonctionnalité est particulièrement avantageuse dans les secteurs tels que la manipulation des aliments, les applications médicales et les processus d'assemblage délicats, où l'intégrité des objets est d'une grande importance.

Cependant, l’utilisation de la robotique douce pour la manipulation d’objets délicats présente un compromis. Si la douceur des robots mous fait leur force, elle devient aussi leur limite en termes de puissance et de précision. Les robots rigides traditionnels sont généralement capables d’exercer plus de force et d’atteindre une plus grande précision dans leurs mouvements. Ce manque de résistance et de précision des robots souples peut limiter leurs applications dans des tâches exigeant une force importante, telles que le levage de charges lourdes ou l'assemblage industriel avec des tolérances serrées.

Pour résoudre ce compromis, les chercheurs et les ingénieurs explorent en permanence des solutions innovantes. Certaines approches impliquent des systèmes hybrides qui combinent les avantages de la robotique souple et rigide, créant des robots à rigidité variable capables d'adapter leurs capacités à la tâche spécifique à accomplir. De plus, les progrès dans les algorithmes de contrôle et les matériaux sont poursuivis pour améliorer la résistance et la précision des robots souples tout en conservant leurs caractéristiques de manipulation délicates.

Mais les systèmes existants n’ont pas encore pleinement résolu le problème de la construction de pinces robotiques souples capables de fonctionner avec précision et de manipuler des objets lourds. Les travaux prometteurs récemment rapportés par une équipe de l’Université d’État de Caroline du Nord pourraient toutefois contribuer à faire avancer les choses de manière significative. Ils ont développé un dispositif de préhension robotique suffisamment doux pour ramasser ne serait-ce qu'une gouttelette d'eau, mais il peut également ramasser des objets pesant plus de 14 livres. Et en ce qui concerne la précision, la pince peut facilement saisir des microfibres qui sont 40 fois plus fines qu’un cheveu humain typique.

L'idée de la pince des chercheurs vient du kirigami, qui est lié à l'origami, l'art japonais du pliage du papier, dans lequel le papier est à la fois plié et coupé pour former des formes tridimensionnelles. Les pinces ont été découpées au laser à partir de feuilles de polyéthylène téréphtalate selon une conception qui maximise la résistance. Cette conception résulte d'une longue série d'expériences antérieures menées par cette équipe utilisant des techniques similaires. L'actionnement des pinces, qui leur permet de retenir des objets, s'inspire des courbes nastiques des plantes à vrilles.

La force et la douceur de la pince résultent d'une conception unique qui répartit la force dans l'ensemble du dispositif pendant son fonctionnement. Cela confère à la pince un rapport charge utile/poids record d'environ 16 000, soit 2,5 fois supérieur au record précédent. Et compte tenu de la précision et de l’absence de gènes que confère à la pince sa structure, elle peut permettre de nombreux nouveaux cas d’utilisation qui étaient auparavant peu pratiques.

Dans une démonstration particulièrement intéressante, la pince a été intégrée à une prothèse myoélectrique. Ce premier travail montre la promesse de cet appareil remplaçant en un jour la délicatesse et la force de la main humaine. L'équipe voit également des applications pour leur pince dans la manipulation d'aliments ou de matériaux biomédicaux, ou dans des tâches actuellement difficiles à réaliser comme fermer des fermetures éclair ou ramasser des pièces de monnaie.

Il a été noté que la pince est à la fois indépendante de l'échelle et du matériau, de sorte que l'appareil peut facilement évoluer pour gérer de très gros travaux, ou diminuer pour gérer de petits travaux. Les chercheurs étudient actuellement d’autres types de matériaux pour optimiser la durabilité et la résistance.