Dotés d’une excellente flexibilité et adaptabilité, les robots gonflables souples deviennent la lumière du futur dans de nombreuses applications. Cependant, l'intégration transparente des systèmes de détection et de contrôle dans ces robots s'avère un défi délicat, car elle doit être réalisée sans compromettre la douceur, la forme ou les performances du robot.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Jiyun Kim (Département de génie des nouveaux matériaux, UNIST) et le professeur Jonbum Bae (Département de génie mécanique, UNIST) a réalisé une avancée majeure dans ce domaine en développant avec succès une solution innovante connue sous le nom de « valve souple ». ", qui permet l'intégration complète des capteurs et des vannes de régulation. Tout en conservant la douceur du robot.
Traditionnellement, le corps d’un robot logiciel devait coexister avec des composants électroniques rigides pour permettre les fonctions de détection. Ce défi a donné naissance à la technologie « soft valve », une solution intégrée qui combine capteurs et vannes de contrôle sans entraver la douceur du robot. La technologie utilise des capteurs analogiques souples et des vannes de régulation, des composants qui ne nécessitent pas d'électricité pour fonctionner.
Ces composants tubulaires ont une double fonction : ils sont capables de détecter des stimuli externes, tout en utilisant la pression de l'air pour contrôler avec précision les mouvements du robot.
Cette avancée signifie que les robots logiciels n'ont plus besoin de s'appuyer sur des composants électroniques rigides pour la détection et le contrôle. Les robots mous traditionnels ont des corps flexibles, mais nécessitent souvent des composants électroniques durs pour la détection des stimuli et le contrôle de la conduite. Cependant, l’avènement de la technologie des valves souples a conféré à ces robots une plus grande autonomie et adaptabilité.
Ces recherches apportent également un large éventail de perspectives d’application. L'équipe de recherche a créé des pinces universelles capables de saisir intelligemment des objets fragiles, tels que des chips, évitant ainsi la possibilité d'une force excessive pouvant entraîner une rupture lorsque des robots traditionnellement rigides ramassent des objets.
En outre, l’équipe de recherche a développé avec succès des robots portables assistés par le coude, conçus pour réduire la charge musculaire lors de l’exécution de tâches répétitives ou de travaux nécessitant une activité intense des bras. Ces coudières s'adaptent automatiquement à l'angle de courbure du bras de l'individu, réduisant ainsi le stress de 63 % en moyenne et rendant le port du robot plus confortable.
Le principe de base de la technologie des valves souples est d’utiliser le flux d’air dans la structure tubulaire pour fonctionner. Lorsqu'une tension est appliquée à une extrémité du tube, le filetage interne le comprime, contrôlant ainsi l'entrée et la sortie du gaz. Ce mouvement unique, semblable à celui d'un accordéon, permet un mouvement précis et flexible du robot sans avoir besoin d'électricité.
L'équipe de recherche a également découvert qu'en programmant la structure ou le nombre de fils dans le tube, elle pouvait contrôler avec précision les changements dans le flux d'air. Cette programmabilité permet au robot de s'adapter à différentes situations et exigences tout en restant flexible en réponse aux forces externes.
Le professeur Bae a déclaré : « Ces composants nouvellement développés peuvent être facilement programmés avec des matériaux pour être utilisés sans avoir recours à l'électronique. Cette avancée favorisera grandement l'avancement de divers systèmes portables. »
Cette technologie révolutionnaire de vannes souples marque une étape majeure vers le fonctionnement autonome de robots entièrement souples et sans électronique, une étape importante dans l’amélioration de la sécurité et de l’adaptabilité dans de multiples secteurs. Les résultats, publiés dans la revue Nature Communications, ouvrent de nouvelles possibilités pour l'avenir de la robotique douce. Cette technologie devrait jouer un rôle clé dans les soins de santé, l’industrie manufacturière et bien d’autres domaines, apportant plus de commodité et d’innovation dans nos vies et notre travail.