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Robot grimpeur
Des chercheurs ont créé un robot qui peut parcourir un mur aussi lisse que du verre et monter au plafond à une vitesse de six centimètres par seconde. Le robot utilise actuellement un adhésif élastomère sec, mais le groupe de recherche teste une nouvelle fibre ultracollante ressemblant à un gecko sur ses pieds qui devrait le rendre jusqu'à cinq fois plus collant.
Escalade des murs : Lorsque le moteur du robot tourne, sa queue appuie contre la surface et ses pattes triangulaires tournent vers l'avant (a). Lorsque ses pieds avant entrent en contact avec la surface, le couple moteur provoqué par le contact de la queue avec la surface presse les pieds avant contre la surface tout en écartant les pieds arrière (b). Lorsque la force agissant sur le pied arrière atteint un point critique, il se décolle de la surface et le robot avance (c).
Ce n'est pas le premier robot à utiliser des adhésifs secs de type fibre pour coller aux surfaces, dit Metin Sitti , professeur adjoint de génie mécanique, qui a dirigé les recherches à l'Institut de robotique de l'Université Carnegie Mellon (CMU), à Pittsburgh. Mais ce robot devrait s'avérer avoir un pouvoir collant bien plus important, grâce à des fibres deux fois plus adhésives que celles utilisées par les geckos.
De tels robots pourraient, entre autres applications, être utilisés pour inspecter les coques d'engins spatiaux à la recherche de dommages, leur adhérence garantissant qu'ils resteraient attachés.
En plus de ses pieds collants, le robot utilise deux jambes triangulaires en forme de roue, chacune avec trois repose-pieds, et une queue pour lui permettre de se déplacer avec une agilité considérable par rapport aux autres robots, explique Sitti. Non seulement il peut tourner très brusquement, mais sa conception novatrice lui permet de passer du sol au mur et du mur au plafond avec une grande facilité.
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Regardez le robot grimpeur au mur
Il est très compact et a une grande maniabilité, dit Mark Cutkosky , professeur de génie mécanique et codirecteur du Center for Design Research de l'Université de Stanford en Californie. C'est une solution pratique pour l'escalade.
Les geckos sont capables de coller aux surfaces grâce à des structures très fines en forme de poils sur leurs pattes appelées soies. Ces fibres inclinées se divisent en fibres encore plus fines vers leurs pointes, donnant au pied du gecko l'apparence d'une spatule. Ces fibres d'extrémité ont des forces intermoléculaires incroyablement faibles à remercier pour leur adhérence : les forces d'attraction agissent entre les extrémités des fibres et la surface à laquelle elles adhèrent. Individuellement, les forces sont négligeables, mais parce que les soies forment de telles zones de contact avec les surfaces, les forces s'additionnent.
Au cours des dernières années, un certain nombre de groupes de recherche ont fabriqué des structures de fibres conçues pour imiter les soies. Mais le groupe de Sitti a essayé d'améliorer le design du gecko. En utilisant des techniques de microfabrication, Sitti et ses collègues ont créé des fibres de seulement quatre micromètres de diamètre, deux ordres de grandeur plus petits que ceux utilisés dans n'importe quel autre robot. Cette différence de taille fait une différence significative, dit Sitti. En effet, la réduction de l'échelle des fibres augmente leur surface de contact et améliore donc l'adhérence.
En utilisant les adhésifs élastomères du commerce, le robot peut déjà grimper beaucoup plus agilement que tout autre robot. Mais les fibres devraient permettre au robot de grimper même sur des surfaces rugueuses, explique Sitti. Cependant, les ayant à peine intégrés dans le robot, les chercheurs doivent encore le démontrer.
L'un des défis pour faire coller un robot aux murs consiste à trouver un moyen d'appliquer une pression suffisante pour les faire coller. Le nouveau robot CMU gère cela à l'aide d'une queue. À tout moment, au moins deux de ses six patins sont en contact avec la surface, tout comme la queue, qui est à ressort de sorte qu'elle poussera toujours contre la surface, même lorsqu'elle est au plafond.
Cependant, en développant ces matériaux, les chercheurs doivent encore résoudre certains problèmes, dit André Geim , professeur de physique de la matière condensée à l'Université de Manchester, au Royaume-Uni, qui a également fabriqué des structures semblables à des soies. Personne n'a encore expliqué pourquoi les geckos peuvent d'abord courir sur un chemin de terre en ramassant la poussière, puis grimper d'une manière ou d'une autre sur les murs, dit-il. C'est un obstacle majeur.
Cutkosky convient que davantage de recherches doivent être menées sur les capacités d'auto-nettoyage des geckos. Le monde est sale et les robots ne peuvent pas s'arrêter pour se laver les pieds tous les quelques mètres, dit-il.