Un préhenseur imprimé en 3D sans électronique

L’un des domaines où l’on s’attend à voir de plus en plus voir la présence de l’impression 3D est celui de la robotique molle. En effet, l’utilisation de la fabrication additive permet de concevoir des objets robotiques complexes et intéressants à moindre coût, ce qui la rend attractive dans ce domaine. Des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego (UCSD) ont annoncé avoir imprimé en 3D un préhenseur robotique souple qui non seulement était prêt à l’emploi dès la sortie de l’imprimante, mais n’a pas besoin d’électronique pour fonctionner, alors même qu’il pince et relâche les objets pincés de manière automatique, sans que l’on ait besoin d’en écarter ni d’en resserrer manuellement les bras.

Pour information, la robotique molle constitue un sous-domaine de la robotique dans lequel l’objet robotique est fait de matériaux flexibles plutôt que rigides. Depuis sa popularisation en 2010, ce domaine est de plus en plus utilisé, notamment pour des applications nécessitant du biomimétisme ou dans le domaine médical. L’avantage de ces robots réside dans le fait que non seulement ils sont légers et portables, mais également plus adaptables que les robots traditionnels. De plus, ils sont parfaitement adéquats pour les cas de figure où les robots doivent interagir en toute sécurité avec les humains et les objets fragile. Les préhenseurs, par exemple, sont un domaine dans lequel on constate une forte croissance de l’utilisation de la fabrication additive. Elle permet en effet des conceptions innovantes comme ce préhenseur, qui peut être utilisée pour la fabrication industrielle comme pour la production alimentaire.

Le préhenseur a en partie été imprimé en 3D. Il n’a pas besoin d’électronique pour fonctionner (crédits photo : University of South Carolina San Diego)

Impression 3D d’un préhenseur sans électronique

Ce projet a été présenté dans un récent numéro de Science Robotics et il a été réalisé en collaboration avec BASF. L’équipe de roboticiens compte Yichen Zhain, Jioayao Yan, Benjamin Shih et Michael T. Tolley de l’UCSD ainsi qu’Albert De Boer, Martin Faber, Joshua Speros et Rohini Gupta de BASF. Le préhenseur robotique a été conçu pour être utilisable directement au sortir de l’imprimante 3D, sans nécessité d’assemblage. Il est équipé de capteurs de gravité et tactiles intégrés, lui permettant de saisir, de maintenir et de libérer des objets. En effet, un élément-clé de la pince imprimée en 3D est que la logique fluidique permet au robot de se rappeler quand il a saisi un objet. Ensuite, lorsqu’il détecte que le poids de l’objet se déplace sur le côté, il le relâche.

Yichen Zhai, chercheur post-doctorant au Bioinspired Robotics and Design Lab de l’Université de Californie à San Diego et auteur principal de l’article, a expliqué : « Nous avons conçu le préhenseur de sorte qu’une série de valves lui permette à la fois de saisir l’objet avec lequel il entre en contact et de le libérer au bon moment. C’est la première fois qu’un tel préhenseur peut à la fois saisir et relâcher. Pour qu’il effectue cette dernière action, il suffit de le placer à l’horizontale. Ce mouvement déclenche une modification du flux d’air dans les valves, et les deux bras de la pince se libèrent« .

Pour créer un objet aussi innovant, bien sûr, un processus innovant était également nécessaire. Dans ce cas, l’impression 3D a été choisie. Cependant, afin de surmonter les problèmes précédents avec les robots souples imprimés en 3D, notamment leur rigidité et leur propension aux fuites, l’équipe a créé sa propre méthode de fabrication additive. Selon un communiqué de presse de l’UCSD, cette méthode implique que la buse de l’imprimante trace un chemin continu pour imprimer chaque couche, comme pour dessiner une image sans lever le crayon de la page. Cela a non seulement permis la création du préhenseur imprimé en 3D en une seule fois, mais a également réduit le risque de fuites et de défauts, tout en permettant l’impression de parois minces et de formes courbes complexes. Vous pouvez en savoir plus sur le projet dans la vidéo ci-dessous ou dans le document de recherche ICI.

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*Crédits photo de couverture : University of California San Diego