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Ces robots accros aux plastiques

24/04/14

Ces robots accros aux plastiques

Les robots sont bien souvent associés à la science-fiction. Ils nous font rêver parce qu’on imagine toujours que, dans un futur proche, ils nous libéreront des tâches les plus ingrates. Ces dernières années, la robotique a fait un grand pas en avant, et ce pour deux raisons : le développement continu des circuits intégrés et la mise sur le marché de polymères aux caractéristiques toujours plus surprenantes.

Première partie

Vaincre le handicap

Vaincre le handicap

© Cyberdyne

Les robots débarquent ! Mais contrairement à ce que nous promet Hollywood depuis des années, ils ne débarquent pas pour envahir la Terre. C’est même tout le contraire, à en juger par leur si grande générosité. Et encore, parler de générosité paraît bien faible puisque le mot « robot » trouve son origine dans un mot tchèque signifiant « servage ». Dans un très proche avenir, ces robots devraient par exemple permettre à des personnes handicapées de recouvrer l’usage de leurs membres. Le monde des ergothérapeutes est en plein émoi et guette l’évolution de ces exosquelettes. Pour eux, nous vivons des moments aussi importants que le furent la découverte de la pénicilline ou la première greffe du cœur.

Reproduire la machine humaine

Reproduire la machine humaine

© Cyberdyne

Mais qu’est-ce qu’un exosquelette ? Comme son nom l’indique, il s’agit d’un squelette extérieur (du grec exo qui veut dire « extérieur »). C’est donc une structure motorisée qui, après avoir été « fixée » sur le corps humain, permet aux personnes souffrant d’une déficience de mobilité de retrouver la capacité de marcher. Sur le papier, l’idée est particulièrement prometteuse, et certains modèles sont déjà en phase de précommercialisation. Un exosquelette, c’est avant tout une armature qui doit être la plus légère possible tout en étant capable de maintenir en position verticale l’utilisateur. Car, on s’en doute, toute chute est à proscrire. Cette armature dispose d’une série d’articulations correspondant à celles du corps – hanches, chevilles, genoux, etc. A ceci s’ajoute une série de capteurs, le plus souvent bioélectriques, qui sont capables de détecter les impulsions électriques du corps lorsqu’une terminaison nerveuse transmet un ordre (avancer une jambe, plier un genou,etc.). Bien évidemment, l’énergie nécessaire est fournie par une batterie.

La perfection passera par de nouveaux matériaux

La perfection passera par de nouveaux matériaux

© Jens Bauer

Cependant, comme toute nouveauté, les exosquelettes sont encore très largement perfectibles ; ils restent lents, encombrants et lourds. Ce qui ne les empêche pas de faire l’unanimité au point de voir fleurir des start-up qui s’y intéressent de plus en plus – il faut dire que les débouchés paraissent nombreux. Ainsi, des chercheurs allemands de l’Institut de technologie de Karlsruhe se sont directement inspirés de la structure des os pour fabriquer un matériau dont le rapport densité / résistance dépasse celui des os et même de l’acier. Encore au stade expérimental, ce composite de polymères et d’alumines est particulièrement léger et, malgré sa grande porosité, particulièrement résistant. Selon la manière dont il est agencé, ce nouveau matériau contient entre 45 % et 90 % d’air. Ce qui ne l’empêche pas de résister à des compressions de l’ordre de 3 kg / cm2, soit mieux que l’os humain et même que l’acier !

Glaucus le multiforme

Glaucus le multiforme

Glaucus, drôle de nom pour un robot. En réalité, le glaucus est un mollusque vivant dans les profondeurs marines. Quel est le rapport ? Aucun, si ce n’est le matériau dans lequel est conçu ce robot. Et pour cause, il est dépourvu de squelette et intégralement constitué d’une multitude de membranes de silicone qui lui permettent de prendre n’importe quelle forme. Sur simple pression, l’air emmagasiné à l’intérieur transite d’une alvéole à l’autre et permet ainsi à notre ami Glaucus de se déplacer. L’intérêt est bien plus grand qu’il n’y paraît car ce robot pourrait faire la jonction entre un moignon et une prothèse. Connecté au système musculaire du moignon, il pourrait agir comme une véritable articulation. C’est une alternative particulièrement intéressante aux exosquelettes, et plus particulièrement pour les personnes amputées au-dessus de l’articulation.

Comme un spermatozoïde mais en plus malin

Comme un spermatozoïde mais en plus malin

Vue d'artiste

Pour rester dans le domaine médical, d’autres projets prennent des tournures encore plus surprenantes, comme ce minuscule robot qui reproduit le mode de déplacement des spermatozoïdes. L’idée est de le charger d’un médicament et de « lui demander » d’aller le déposer directement sur une cellule malade. Nulle batterie n’est indispensable puisqu’une cellule musculaire de rat a été collée sur la queue du robot assurant un mouvement pendulaire qui permet à cet « alien » de se déplacer dans le corps humain. Quant à la tête du robot nageur, elle est constituée de silicium et d’un polymère liquide, le polydimethylsiloxane, dont la neutralité est parfaite pour accueillir le médicament. Les chercheurs américains travaillant sur ce projet espèrent aller prochainement encore plus loin en se servant des neurones du patient comme d’un GPS permettant un guidage automatique du robot vers la cellule malade.

S’inspirer toujours de la nature

S’inspirer toujours de la nature

La nature serait-elle à ce point parfaite que de très nombreuses innovations s’en inspirent directement ? Après le spermatozoïde, c’est le gecko qui est à l’honneur. Le gecko, c’est ce petit lézard dont les pattes adhèrent aux surfaces les plus lisses. Un modèle que cherche à copier l’Agence spatiale européenne en créant un petit robot à six pattes capable d’escalader toutes les surfaces. L’intérêt est grand, car une fois mis au point, ce robot qui résiste au vide spatial pourrait venir en aide aux astronautes lors des missions d’entretien de la station spatiale internationale. Le bout des pattes du gecko mécanique est recouvert de microfribres issues d’un polymère élastique qui adhèrent à toutes les surfaces après une simple pression. Un phénomène physique appelé « force de Van der Waals ».

Des robots accessibles à toutes les bourses

Des robots accessibles à toutes les bourses

Comme on pouvait s’y attendre, les robots envahissent déjà nos intérieurs. Robots aspirateurs et autres robots tondeuses à gazon entièrement autonomes existent déjà depuis une bonne décennie. Ce n’est qu’un début ! Bien sûr, le temps est encore loin où nous aurons tous un majordome mécanique pour nous servir car, pour le moment, ces robots restent confinés à la recherche. En attendant, ce sont les jouets qui prennent le dessus. Des entreprises comme Lego ou Dashrobotics commercialisent des robots en kit. Certes, il faut les monter soi-même mais l’intérêt est bien plus grand puisqu’il est également possible de les programmer soi-même. La seule limite est ici notre imagination. D’ailleurs, les prototypes fleurissent sur les sites de partage de vidéos. Au programme : des robots ramasseurs de chaussettes ou encore capables de détecter toute présence « inopportune »…

Si le modèle économique de Lego n’est plus à décortiquer, celui de Dashrobotics est particulièrement judicieux. L’équipe a réussi à mettre au point une « carcasse » constituée d’une seule pièce d’un nouveau matériau baptisé SMC (pour Smart Composite Microstructures). Le SMC est un sandwich de carton constitué de différents polymères et d'adhésif. Cette technique permet de construire le robot par simple pliage et emboîtement. Une technique qui en réduit considérablement le coût de fabrication, puisque le kit complet coûte moins de 70 dollars.

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