Les robots souples viennent de gagner considérablement en réalisme.
Des ingénieurs de Harvard ont mis au point une méthode d’impression 3D qui produit des machines flexibles capables de se plier et de bouger sur commande, à la manière d’un véritable muscle. Dans une étude publiée dans Advanced Materials, l’équipe décrit une approche de fabrication qui intègre le mouvement directement dans les structures souples pendant l’impression.
Quand la rotation devient une instruction
La percée repose sur la tête d’impression. Au lieu de déposer un seul matériau, une buse rotative à deux matériaux extrude une enveloppe extérieure flexible autour d’un gel intérieur temporaire en un seul passage continu.
À mesure que la buse tourne, elle détermine l’emplacement du canal interne dans chaque filament. Une fois la couche extérieure solidifiée, le gel est retiré, laissant des conduits creux qui peuvent être mis sous pression avec de l’air. Ces canaux provoquent la flexion, dont la direction et l’intensité sont définies pendant la fabrication plutôt qu’après l’assemblage.
Le résultat est un dispositif souple produit en un seul passage, sans les moules ni la superposition en plusieurs étapes qui ont traditionnellement caractérisé la robotique souple.
Concevoir ses mouvements, pas seulement son apparence
Le contrôle est intégré à la géométrie elle-même. En ajustant la géométrie de chaque filament, les chercheurs peuvent influencer la manière dont une structure se courbera, se tordra ou se fléchira une fois gonflée.
Les brins imprimés peuvent être droits, former un arc sur une surface ou s’empiler en motifs en relief, ce qui permet à des feuilles plates de s’enrouler et à des formes segmentées de se plier en des points précis. Lors de démonstrations en laboratoire, l’équipe a produit un actionneur en forme de fleur spiralée et une pince à cinq doigts inspirée de la main, dotée d’articulations flexibles.
Pour créer des structures plus complexes comme la pince, les chercheurs se sont appuyés sur une stratégie de trajectoire en spirale connectée, qui permet à l’imprimante de générer des formes complexes en un seul mouvement ininterrompu.
Au lieu d’ajouter des mécanismes séparés ultérieurement, le comportement de la structure est déterminé par son architecture imprimée.
Un chemin plus rapide de l’idée aux essais
Cette approche simplifie également le développement. La robotique souple traditionnelle exige souvent de concevoir et de fabriquer des moules avant même de commencer les essais, ce qui ralentit les itérations et fige les concepts dès les premières étapes.
Ici, un ajustement numérique peut être suivi d’une réimpression et d’un nouveau cycle d’essais sans outillage supplémentaire. Cette boucle raccourcie facilite l’expérimentation de nouvelles géométries et l’amélioration des performances.
Conçus pour les tâches de précision dans les espaces exigus
Les systèmes robotiques souples sont de plus en plus recherchés dans les environnements où les machines rigides atteignent leurs limites, notamment dans le domaine de la santé. Les dispositifs capables de se plier et de se comprimer sont mieux adaptés à la navigation dans des espaces confinés ou délicats, notamment à l’intérieur du corps humain.
L’équipe de Harvard souligne des applications potentielles en robotique chirurgicale et dans les technologies d’assistance, où la maîtrise des mouvements et la compliance des matériaux sont essentielles. Les chercheurs ont également déposé un brevet sur cette méthode d’impression, signe d’ambitions qui dépassent le cadre du laboratoire.
Après avoir expédié environ 5 500 unités l’année dernière, Unitree vise désormais les 20 000 robots humanoïdes en 2026.