Des chercheurs ont récemment développé une main robotique capable de modifier sa forme et ses propriétés sur demande. Elle peut supporter des charges importantes (jusqu’à 1 000 fois son poids) tout en étant aussi douce que la peau et aussi résistante que l’acier. Cette avancée repose sur l’utilisation d’un polymère à mémoire de forme combiné à des particules magnétiques.
Les scientifiques explorent sans relâche de nouvelles pistes pour élargir les domaines d’application de la robotique. Ces dernières années, la robotique molle, ou « soft robotics », suscite un intérêt particulier. Inspirée par la biologie, cette discipline vise à créer des robots faits de matériaux souples, capables d’imiter l’adaptabilité des organismes vivants. Cette souplesse permet de réduire les risques de dommages, notamment sur des terrains accidentés et trouve également des applications prometteuses dans le secteur biomédical.
Bien que prometteuse, la robotique molle fait face à plusieurs défis, notamment liés au choix des matériaux. Le silicone, couramment utilisé, présente des limites mécaniques, notamment une faible capacité de charge. Pour surmonter ces obstacles, certains chercheurs explorent d’autres pistes, dont notamment l’utilisation de systèmes pneumatiques pour ajuster la rigidité selon les besoins. Cependant, ces solutions offrent souvent une plage de rigidité limitée, réduisant ainsi l’adaptabilité à diverses situations.
Dans le cadre d’une étude récente parue dans la revue Nature, des chercheurs de l’Université nationale de science et de technologie d’Ulsan, en Corée du Sud, ont mis au point un nouveau matériau magnétique souple qu’ils ont utilisé pour concevoir une main robotique. Cette technologie offre une plage de rigidité exceptionnellement large et une capacité de charge très élevée.
Une rigidité ajustable et une résistance inédite
La main robotique est constituée principalement de deux matériaux : un polymère à mémoire de forme et des particules magnétiques. Le système peut passer de l’état mou à l’état rigide, avec une rigidité augmentant de plus de 2 700 fois entre ces deux états. Le module de Young varie ainsi entre 110 kilopascals et 297 mégapascals, ce changement étant induit par une variation de température.
La main peut entre autres être programmée pour manipuler des objets, ses mouvements étant contrôlés par un champ magnétique externe, d’où l’utilité des particules magnétiques. Le matériau composite affiche un rapport charge utile/poids très élevé.
Lorsqu’elle est étirée, elle peut supporter une charge allant jusqu’à 1 000 fois son propre poids, tandis qu’en compression, le rapport atteint 3 690. Le système permet également des mouvements variés et contrôlables : extension, contraction, flexion et torsion. Elle peut s’étendre jusqu’à 800 % de sa longueur initiale.
Un fonctionnement modulé par la chaleur
Le robot se ramollit sous l’effet de la chaleur, devenant ainsi déformable pour s’adapter aux besoins : étirement, compression ou torsion. Les actions sont quant à elles contrôlées avec précision par le champ magnétique. Pour figer une position déformée, il suffit de refroidir le système (le ramener à température ambiante). Le retour à l’état initial est également obtenu par chauffage, sans champ magnétique, le matériau retrouvant son état « verrouillé » grâce aux propriétés de mémoire de forme du matériau.