Rendre un même robot souple ou rigide selon la situation

Des chercheurs américains ont développé un matériau déformable qui a la capacité de passer d’un état rigide à un état souple selon la température environnante, grâce à une combinaison de mousse et de cire.

Laissez un glaçon ou de la cire au soleil, ils fondront. Autrement dit, passer de l’état liquide à l’état rigide et vice versa, est un phénomène physique existant. En revanche, rendre un matériau et non une matière première, soit rigide, soit souple à l’envie est plus complexe. Et pourtant utile dans le domaine de la robotique. Rendre des robots capables d’adapter leur forme et structure à l’environnement dans lequel ils évoluent constitue une avancée majeure. Des chercheurs américains du MIT et du Max Planck Institute sont parvenus à mettre ainsi au point un tel matériau constitué de cire et de mousse malléables. A l’origine, la recherche sur ce matériau déformable a débuté au sein du DARPA, l’agence du département de la Défense des Etats-Unis chargée de la recherche et développement des nouvelles technologies destinées à un usage militaire. Les chercheurs ont souhaité concevoir des robots assez souples pour se faufiler dans différents lieux tout en étant assez rigides pour soulever une charge lourde.

Un matériau à la fois souple et rigide

Pour ce faire, les chercheurs ont plongé de la mousse de polyuréthane dans un bain de cire explique Anette Hosoi, en charge du projet et professeure d’ingénierie mécanique et de mathématiques appliquées au MIT. La mousse a été choisie pour sa matière spongieuse qui permet la malléabilité mais qui retrouve sa forme initiale en quelques secondes. La structure en mousse a été enrobée de cire, substance qui se modifie en fonction de la chaleur et peut avoir une forme aussi bien souple que rigide. Pour véhiculer cette chaleur, un fil de fer est placé tout le long de la structure afin de faire circuler un courant électrique permettant de chauffer la cire et ainsi rendre la structure pliable et déformable. Ensuite, lorsque le courant se dissipe, le matériau refroidit et retrouve sa forme initiale, rigide. Anette Hosoi ajoute également que "ce matériau s’auto-guérit" dans la mesure où si la cire est endommagée, en la réchauffant, elle retrouve sa configuration originelle.

Une innovation à faible coût pour des applications en sécurité et en santé

Pour mieux étudier la structure, les chercheurs ont utilisé une imprimante 3D pour comprendre le maillage de la structure en mousse de polyuréthane et cire afin d’étudier la position des fils électriques véhiculant la chaleur. La structure réelle en mousse a l’avantage d’un faible coût de production. En effet, Nadine Cheng, étudiante et chercheur au Max Planck Institute explique : "De nombreuses innovations nécessitent un lourd budget, mais dans ce cas, il y a la possibilité d’acheter une mousse de polyuréthane low-cost et de la cire en boutique." Ce matériau déformable pourrait, à terme, servir à concevoir des robots en mesure d’intervenir en cas d’accidents et extraire des victimes coincées sous les décombres ou bien soulever des charges lourdes. Des robots chirurgicaux déformables pourraient plus facilement opérer un corps humain sans endommager des organes présents autour de la zone à opérer.