L'équipe crée un robot continu modulaire basé sur l'origami

Reportage du 9 juin 2023

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par Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Ces dernières années, les roboticiens ont créé un nombre croissant de systèmes autonomes basés sur différentes structures et conceptions. Parmi ceux-ci figurent les robots modulaires, qui sont composés de différents éléments ou "modules" qui peuvent être reconfigurés pour effectuer des tâches spécifiques plus efficacement.

L'origami, l'art asiatique de plier du papier pour créer des formes décoratives en 3D, peut être une source d'inspiration précieuse pour la création de structures robotiques modulaires. En effet, il propose des modèles et des modèles prédéfinis à travers lesquels des feuilles de matériaux 2D peuvent être transformées en structures 3D élaborées avec différentes propriétés mécaniques.

Des chercheurs de l'Université de Guangzhou, de l'Université de Yanshan et d'autres universités chinoises ont récemment créé un nouveau robot continu modulaire constitué d'une série de tubes basés sur un pli origami spécifique, connu sous le nom de pli Miura. Ce robot, présenté dans un article pré-imprimé publié sur SSRN, peut se contracter et se plier en suivant des modèles spécifiques pour accomplir différentes tâches.

"Plier une feuille plate sous un motif de pli spécifique peut former un tube d'origami tridimensionnel, qui s'est avéré présenter des propriétés mécaniques uniques et a de nombreuses applications d'ingénierie", ont déclaré Junfeng He, Guilin Wen et leurs collègues à Tech Xplore. "Dans cette étude, un tube d'origami dérivé de Miura est conçu et sa condition de fermeture circulaire précise et ses propriétés mécaniques sont analysées, révélant que le tube d'origami a des caractéristiques de rigidité programmables."

Le pli Miura est un motif d'origami qui se traduit par le pliage d'une surface plane en une structure avec une surface plus petite. Ce pliage a été utilisé pour créer différentes technologies susceptibles de bénéficier de ce changement de forme, notamment de grands panneaux solaires pour satellites, qui peuvent être lancés repliés sur eux-mêmes puis déployés dans l'espace.

Dans le cadre de leur étude, He, Wen et leurs collègues ont utilisé ce pli pour créer des tubes flexibles, qui ont ensuite servi de base à leur robot. Ces tubes sont basés sur une feuille de chlorure de polyvinyle (PVC), un matériau robuste parfois utilisé pour créer des dispositifs médicaux, des tuyaux et des isolations pour câbles.

Ce matériau présente plusieurs caractéristiques avantageuses, dont la souplesse et une grande résistance à la flexion ou à la compression. En conséquence, les tubes qui servent de colonne vertébrale au robot modulaire sont flexibles et peuvent être pliés, comprimés et tordus sans se casser.

Pour évaluer la viabilité de leur conception et la robustesse des structures en origami sur lesquelles elle repose, les chercheurs ont créé un prototype de robot composé de trois modules de tubes flexibles. Ce robot peut à la fois se replier sur lui-même pour réduire sa taille et se plier sur le côté.

"Trois fils d'acier séparés entraînent chaque module pour obtenir un mouvement de contraction ou de flexion indépendant", ont expliqué He, Wen et leurs collègues dans leur article. "L'installation unifiée de moteurs à fil d'acier sur la base confère au robot un espace intérieur léger et interconnecté, une grande évolutivité et une colonne vertébrale [flexible]."

Lui, Wen et leurs collègues ont évalué leur prototype dans une série d'expériences et ont découvert qu'il pouvait accomplir avec succès deux tâches différentes. La première consiste à s'arrimer à sa base lorsqu'on se trouve dans un espace étroit, et la seconde, nécessitant l'installation d'une pince magnétique au sommet de sa structure, consiste à tenir et à soulever des objets.

À l'avenir, cette nouvelle conception modulaire basée sur l'origami pourrait être utilisée pour créer d'autres robots capables de résoudre efficacement différents problèmes du monde réel. De plus, le travail de cette équipe pourrait inspirer la création d'autres structures flexibles à base d'origami qui pourraient servir de colonne vertébrale à d'autres systèmes robotiques.

Plus d'information: Junfeng He et al, Un robot continu modulaire construit par des tubes d'origami dérivés de Miura, SSRN (2023). DOI : 10.2139/ssrn.4455959

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