Robots Amoebalike pour la recherche et le sauvetage

Les roboticiens de Virginia Tech, à Blacksburg, en Virginie, ont développé une nouvelle forme de locomotion pour la robotique basée sur la façon dont l'amibe unicellulaire se déplace. Contrairement à tous les autres robots, ceux de Virginia Tech sont conçus pour utiliser toute leur peau extérieure comme moyen de propulsion.

Blobbot : Inspirés par la simple amibe, les chercheurs de Virginia Tech ont construit des robots comme ce prototype qui pourraient se frayer un chemin dans des endroits exigus lors de tâches de recherche et de sauvetage.

De forme toroïdale – un peu comme un beignet cylindrique allongé – les robots de cette nouvelle race diffèrent des robots à roues, à chenilles ou à pattes en ce sens qu'ils se déplacent en se retournant continuellement, dit Dennis Hong , professeur adjoint de génie mécanique à Virginia Tech. Toute la peau extérieure bouge, dit-il.

Ce nouveau type de locomotion est particulièrement adapté aux applications de recherche et de sauvetage, explique Hong : ils peuvent se faufiler très facilement sous un plafond effondré ou entre des obstacles. En effet, des expériences préliminaires montrent que les robots, avec leurs corps souples et contractés, sont capables de se pousser à travers des trous d'un diamètre bien inférieur à leur largeur normale, explique Hong. Et parce que les robots sont capables d'utiliser toutes leurs surfaces de contact pour la traction, ils peuvent se déplacer facilement dans des environnements très inégaux.

Le mouvement réel est généré en contractant et en dilatant les anneaux d'actionnement le long du corps du robot. En contractant les anneaux à l'arrière du robot et en les élargissant vers l'avant, ils sont capables de générer un mouvement.

Cela ressemble beaucoup au principe du pseudopode utilisé par les organismes unicellulaires tels que les amibes, explique Hong. Ce principe consiste en un processus de flux cytoplasmique, dans lequel l'endoplasme liquide à l'intérieur de la cellule s'écoule vers l'avant à l'intérieur d'une enveloppe tubulaire ectoplasmique semi-solide. Lorsque le liquide atteint l'avant, il se transforme en un ectoplasme semblable à un gel, formant une extension de ce tube et déplaçant l'organisme vers l'avant. Dans le même temps, l'ectoplasme à l'arrière du tube se transforme en endoplasme liquide, prenant l'arrière.

Pour produire un type de mouvement similaire, les premières expériences de Hong ont utilisé des robots constitués de membranes toroïdales flexibles doublées d'anneaux de propulsion en polymère électroactif ou en tuyaux sous pression. Mais maintenant, grâce au financement d'une nouvelle subvention de la National Science Foundation, Hong a abandonné l'utilisation de membranes élastiques au profit de conceptions plus robustes. Il refuse de discuter de ces conceptions en détail en raison de problèmes de propriété intellectuelle. Cependant, il dit que ce dernier travail implique des pièces mécaniques rigides qui sont liées de manière à permettre ce genre de mouvement. C'est comme une bande de roulement de char en 3D, dit-il.

C'est une idée intéressante, dit Henrik Christensen , professeur de robotique et directeur de Robotics and Intelligent Machines au Georgia Institute of Technology, à Atlanta. Nous avons vraiment besoin de meilleurs mécanismes de locomotion pour les robots. Les roues et les chenilles fonctionnent bien jusqu'à ce que le terrain devienne très inégal, tandis que les jambes sont lentes et terriblement inefficaces, dit-il.

Ce n'est pas la première fois que des tores sont proposés dans le cadre d'un système de propulsion, dit André Adamatzky , professeur d'informatique non conventionnelle à l'Université de l'ouest de l'Angleterre, à Bristol, au Royaume-Uni. Mais l'utilisation de polymères électroactifs pour produire des vagues de contractions qui se propagent rend cette dernière recherche très intéressante, dit-il. Ces conceptions expérimentales ouvrent des perspectives nouvelles et passionnantes en robotique à corps mou.

Cependant, avec les corps mous viennent de nouveaux défis. Par exemple, il n'est pas clair comment intégrer une alimentation électrique, des contrôleurs informatisés et des capteurs. Les principes ici sont bons, mais l'ingénierie doit vraiment être élaborée, dit Christensen.

Hong reconnaît qu'il reste encore de nombreux problèmes pratiques à résoudre avec ses robots. Une solution à de nombreux problèmes de conception consiste à placer l'alimentation, les contrôleurs, les capteurs et d'autres pièces clés au centre du tore. Sa forme garantirait que ces pièces clés restent en place, tandis que des contrôleurs sans fil pourraient être utilisés pour déclencher les contractions des anneaux à l'aide de boucles inductives pour l'alimentation, explique Hong.

La partie la plus difficile de la recherche et du sauvetage est de développer des mécanismes qui peuvent s'adapter à des terrains changeants, dit Robin Murphy , professeur d'informatique et d'ingénierie à l'Université de Floride et ancien directeur du Center for Robot-Assisted Search and Rescue, à Tampa, en Floride. Cependant, la recherche et le sauvetage ne se limitent pas à suinter à travers des lacunes, dit-elle.

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