La créature ressemble à une portion de mélasse ou à une limace qui s’étire, se comprime ou se contorsionne selon les contraintes du milieu. Contre toute attente, il s’agit d’un robot. Présenté fin mars 2022 dans la revue Advanced Functional Materials, il résulte des travaux de chercheurs chinois de l’université de Hong Kong et de l’Institut de technologie de Harbin. Il est composé de polymères, de borax (un minéral) et de particules de néodyme (une terre rare) et se déplace par le biais du magnétisme, étant sensible à l’action d’un aimant.
Les démonstrations témoignent de sa capacité à se glisser dans des conduits larges de 1,5 mm, ainsi qu’à se saisir d’un objet en s’enroulant autour.
De l’intérêt des fluides non-newtoniens
Ses concepteurs le reconnaissent, sa capacité de déformation est moindre que celle de robots mous en silicone ou métaux liquides. Mais, notent-ils, « les petits robots en élastomère ne peuvent pas se mouvoir dans des milieux très contraints. Et si les robots mous à base de fluide témoignent de grandes capacités de déformation, ils sont quant à eux limités par une morphologie par nature instable, qui nuit à leur adaptation à un environnement ». Ce projet, lui, a les qualités sans les défauts de ces deux catégories de robots mous. L’innovation se situe dans sa fabrication en fluides non-newtoniens, c’est-à-dire dont la déformation varie selon la pression physique qu’ils rencontrent.
Le robot pourrait entrer dans le corps sans risquer d’endommager des tissus comme pourraient le faire des instruments rigides
Il ne s’agit que d’un prototype mais les chercheurs y voient des usages en médecine : le robot pourrait entrer dans le corps pour délivrer un médicament à un endroit précis, explorer des zones difficiles d’accès, sans risquer d’endommager des tissus comme pourraient le faire des instruments rigides. Pour éviter le contact avec les matériaux toxiques qui le composent, ce robot est enveloppé de silicium.
Un contexte favorable aux innovations
La robotique molle exploite la capacité de certains matériaux à se déformer et sollicite des disciplines de prime abord éloignées de la robotique : mécanique des milieux continus et mécaniques des fluides, chimie, sciences des matériaux, etc. Depuis quelques années, ce champ de recherche bénéficie d’un contexte scientifique et institutionnel (le programme européen RoboSoft, notamment) favorable, expliquant une foison d’innovations. “L’émergence des matériaux intelligents, de nouveaux procédés de fabrication additive (impressions 3D et 4D), de méta-matériaux, tout cela contribue à l’essor de la robotique molle” note Helmut Hauser, spécialiste de robotique à l’université de Bristol.
Les champs d’applications vont de l’industrie à l’agriculture en passant par l’environnement. Mais à l’instar du robot de l’université de Hong Kong, les usages relevant du domaine médical semblent particulièrement prometteurs. “Les matériaux mous s’adaptent facilement à la flexibilité d’entités biologiques, explique Helmut Hauser. Leur mollesse les rend potentiellement plus sûrs. Plus généralement, tout usage impliquant une proximité avec les humains peut tirer profit de systèmes de robotique molle : exosquelette, interaction homme-machine, réalité virtuelle, rééducation, gériatrie…”
Une chenille en gel à base d’eau
L’université Johns Hopkins a dévoilé fin 2022 une « chenille » conçue d’un gel à base d’eau qui gonfle ou se contracte selon la température des surfaces avec lesquelles elle est en contact. Elle avance grâce à ce changement de taille, ce qui en fait là aussi un véhicule idéal pour déposer un médicament dans le corps.
L’approche est différente à Harvard. Les travaux de l’institut Wyss combinent la prothèse et le robot mou. Leur dispositif en élastomère Magenta, annoncé en 2022, sert à compenser une atrophie musculaire. Un composant en nitinol, un alliage de nickel et de titane, agit comme un ressort sous l’effet de la chaleur déclenchée par un courant électrique. En 2021, une startup issue de cet institut commercialisait un gant pour la rééducation de la main suite à un accident vasculaire cérébral. Un système pneumatique déclenche les mouvements des doigts. Si les robots peuvent prendre le contrôle des humains, cela pourrait être pour leur bien.
