Un robot-insecte résistant aux tapettes à mouches

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© 2019 EPFL

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Des chercheurs de l’EPFL ont développé un robot-insecte ultra-léger. Doté de muscles artificiels souples, il peut se déplacer à une vitesse de 3 centimètres par seconde sur différents types de terrain. Il peut être plié ou se faire écraser, puis continuer à se mouvoir.

Sera-t-il possible un jour de côtoyer des essaims de robots-insectes souples, se déplaçant autour de nous et effectuant différentes tâches - Ce scénario pourrait être moins futuriste qu’il n’y paraît.

A l’EPFL, des chercheurs de la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur ont mis au point un robot insecte souple baptisé DEANsect, qui se déplace à une vitesse de trois centimètres par seconde grâce à des muscles artificiels.

Deux versions de DEANsect ont été mises au point. La première version, qui fonctionne avec des fils ultra-fins, est extrêmement robuste : elle peut être pliée, se faire écraser par une tapette à mouches ou par un pied humain, puis continuer à se mouvoir. La deuxième version est autonome et sans fil, et pèse moins d’un gramme. Dans ce cas, le robot transporte sa batterie et tous les composants électroniques sur son dos. Un microcontrolleur fait office de cerveau, et des photodiodes constituent ses yeux. Doté d’intelligence, il est capable de reconnaître des motifs blancs ou noirs, et donc de suivre une ligne tracée sur le sol.

La technologie DEANsect a été mise au point au Laboratoire de microsystèmes souples (LMTS) , en collaboration avec le Laboratoire d’actionneurs intégrés (LAI) de l’EPFL et l’université de Cergy-Pontoise, en France. Elle fait l’objet d’une publication Science Robotics.

Un déplacement par vibration

La légèreté et la rapidité de DEAnsect reposent principalement sur l’utilisation de muscles artificiels - ou actionneurs élastomères diélectriques (DEA)- de la taille d’un cheveu, qui permettent au robot d’avancer par «vibration». Le petit robot peut ainsi monter et descendre, et évoluer sur différents terrains.

Les muscles artificiels sont composés d’une membrane en élastomère, prise en sandwich entre deux électrodes souples. Lorsqu’une tension est appliquée, les électrodes sont attirées l’une vers l’autre, compressant la membrane. Cette dernière revient à sa forme originelle lorsque la tension est éteinte. De tels muscles équipent les trois pattes du robot-insecte, et le mouvement est généré en allumant et éteignant la tension de façon extrêmement rapide : plus de 400 fois par seconde.

Pour que les muscles artificiels de DEAnsect puissent fonctionner avec des tensions relativement basses, les chercheurs ont utilisé des techniques de nanofabrication qui permettent de diminuer l’épaisseur de l’élastomère, et fabriquer des électrodes épaisses de quelques molécules, qui sont à la fois souples et hautement conductrices.

Cette astuce permet de réduire drastiquement la taille de l’alimentation. «Habituellement, plusieurs kilovolts sont nécessaires pour faire foncitonner les DEAs, et la source d’alimentation est volumineuse», explique Herbert Shea, directeur du LMTS. «Notre robot peut quant à lui transporter sur son dos tout ce qui est nécessaire à son fonctionnement, alors que lui-même ne pèse que 0.2 gramme.» Cette avancée crée de nouvelles possibilités pour une utilisation généralisée des DEAs en robotique. Pour la création d’essaims d’insectes robotiques intelligents, par exemple, pour effectuer des réparations à distance, ou pour mieux comprendre les colonies d’insectes, en envoyant un robot vivre parmi eux.

«Nous travaillons actuellement avec l’université Stanford, afin de réaliser une version sans fil entièrement souple de DEANsect », annonce Herbert Shea. «Par la suite, nous doterons les robots de nouveaux capteurs et émetteurs, afin qu’ils puissent communiquer entre eux.»

Dossier de presse : go.epfl.ch/insectrob­ot

Références

Référence : Xiaobin Ji, Xinchang Liu, Vito Cacucciolo, Matthias Imboden, Yoan Civet, Alae El Haitami, Sophie Cantin, Yves Perriard & Herbert Shea, "An autonomous untethered fast soft robotic insect driven by low-voltage dielectric elastomer actuators," Science Robotics, 4, eaaz6451 (2019)