Doux et fort, impuissant tout au long

Les robots utilisent un large éventail de types de pinces pour interagir avec les objets de leur environnement avec précision et polyvalence. Parmi les nombreux types disponibles, les pinces mécaniques sont les plus courantes et les plus utilisées. Avec leurs mâchoires ou leurs doigts, ils saisissent efficacement les objets, permettant ainsi des opérations simples de placement ou des tâches de manipulation complexes. Les pinces à vide, quant à elles, s'appuient sur l'aspiration pour manipuler en toute sécurité des objets à surface lisse et plane, tels que du verre ou des composants électroniques, tout en minimisant le contact physique pour éviter tout dommage. Les pinces magnétiques utilisent des forces électromagnétiques pour maintenir fermement les objets ferromagnétiques, ce qui s'avère particulièrement utile dans les environnements difficiles ou dangereux.

Et la liste est longue, avec une solution personnalisée disponible pour presque tous les cas d'utilisation. Mais lorsqu’il s’agit de robotique douce en particulier, le choix de préhenseurs peut être un peu limité. Fabriquer des appareils à la fois souples et robustes est déjà un véritable défi. Mais ajouter également des systèmes d’actionnement et de détection sans introduire de composants rigides est encore plus difficile. Et si l'application nécessite que la pince n'utilise aucune électronique, alors bonne chance pour trouver quelque chose qui convient.

C’est pourtant exactement ce qu’ont récemment réalisé une équipe de roboticiens de l’Université de Californie à San Diego et de la société BASF. Ils ont développé une pince robotique souple imprimée en 3D qui peut saisir, maintenir et libérer des objets. Il est également équipé de capteurs de gravité et tactiles. Et absolument aucune électronique n’est nécessaire pour le faire fonctionner.

Une approche d’impression 3D spécialisée pour la fabrication de filaments fondus a été développée pour permettre cette avancée technologique. En général, les limitations de cette méthode d'impression se traduisent par des objets présentant un degré élevé de rigidité et ayant également tendance à présenter des fuites, ce qui les empêche d'être utilisés pour de nombreuses applications. Mais l'approche de l'équipe impliquait de tracer un chemin continu lors de la création de chaque couche. Cela a évité l'introduction de défauts dans l'impression. Cela a également permis de créer des structures plus fines et plus détaillées, ce qui signifie que ces impressions peuvent être d'un ordre de grandeur plus douces que les impressions normales.

L'impression sans défaut a permis l'intégration de canaux et de vannes pneumatiques qui contrôlent un flux d'air à haute pression qui déclenche l'actionnement. Lorsque le capteur tactile est activé par un objet dans les mâchoires de la pince, de l'air comprimé est autorisé dans les canaux internes pour saisir l'objet en toute sécurité. La rotation correcte de la main déclenche le capteur de gravité, qui à son tour libère la pression de l'air et provoque l'ouverture des mâchoires.

Les procédures de fabrication peuvent également être utilisées pour produire d’autres types de structures et de pinces pour robots logiciels. Les chercheurs envisagent que de tels dispositifs soient utilisés à l’avenir dans des tâches industrielles, de recherche et d’exploration. La douceur du système pourrait également être utilisée dans des applications spécialisées où une manipulation délicate est requise, comme c'est le cas dans la production alimentaire et la manipulation de fruits et légumes, par exemple. Et comme les procédures de fabrication peuvent être réalisées sur des configurations d’impression 3D de bureau, cette technologie pourrait être largement utilisée pour un certain nombre d’applications.