Un nouveau matériau pour la robotique souple

Le procédé qu’ils ont mis au point permet de concevoir des squelettes métalliques trois fois plus légers que ceux utilisés habituellement pour la fabrication de robots origami.

Robotique souple : défis et applications

Les robots souples sont une catégorie de robots d’un genre nouveau. Souvent inspirés du monde végétal ou animal, ces dispositifs déformables ont pour but d’élargir le champ d’application de la robotique, jusqu’ici constituée de structures rigides. Ainsi, de tels robots miniaturisés pourraient être par exemple utilisés pour l’exploration d’environnements mous, dans les domaines de la biologie, du médical ou encore en agriculture (élevage).

Néanmoins, l’avenir de cette filière repose en grande partie sur le développement de nouveaux matériaux qui devront être à la fois déformables, légers, résistants aux agressions physico-chimiques et également contrôlables.

Les robots origami

L’équipe du professeur Chen Po-Yen a choisi une voie d’exploration originale : celle des robots origami. L’origami est un art japonais millénaire qui permet de concevoir des structures en trois dimensions à partir de pliages de papier. La première étape a donc été de concevoir une sorte de squelette en papier semblable à un accordéon.

Néanmoins, bien que le papier ou le caoutchouc soient régulièrement utilisés pour leur souplesse, ces matériaux sont loin d’être fonctionnels pour une utilisation robotique. Voilà pourquoi on leur ajoute généralement des capteurs et des composants électriques qui ne font qu’alourdir le robot.

Un procédé innovant pour un matériau ultraléger

Les chercheurs ont donc développé une méthode permettant de transformer un origami papier en origami métallique. Le processus de fabrication, appelé “graphene oxide-enabled templating synthesis” est expliqué dans leur dernière publication pour le journal Science Robotics.

• Le papier en cellulose est imprégné d’une solution d’oxyde de graphène.
• Il est ensuite plongé dans une solution contenant des ions métalliques (par exemple Pt+).
• Le matériau est brûlé sous gaz inerte à 800°C (par exemple Argon).
• Il est chauffé une seconde fois à 500°C dans l’air.

Le matériau obtenu est une feuille constituée de métal et de carbone amorphe (dans le cas présent : 70%m Pt, 30%m carbone amorphe).

Prochaine étape, l’ajout de fonctionnalités

Ce matériau présente de nombreux avantages. Parce qu’il est constitué de feuilles de métal d’à peine 90 microns d’épaisseur, il est extrêmement léger, ce qui permet de concevoir des robots origami consommant peu d’énergie. De plus, il est résistant aux hautes températures (800°C pendant 5 minutes) et aux environnements extrêmes.

Ces travaux vont se poursuivre dans les années à venir. La prochaine étape sera l’ajout de nouvelles fonctionnalités, comme l’incorporation de matériaux électrochimiquement actifs, ce qui ouvrirait la voie à la création de robots auto alimentés.

Source : d’après les travaux du Professeur Chen Po-Yen et de Yang Haitao, de la National University of Singapore (NUS)

Image de Une : NUS