Des scientifiques créent un robot humanoïde métamorphe capable de se liquéfier et de se reformer : ScienceAlert

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Les scientifiques ont fait une percée dans le domaine de la robotique : un robot métamorphe capable de basculer entre les états liquide et métallique pour naviguer dans des environnements difficiles sans compromettre la résistance.

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Parce qu’ils peuvent être à la fois mous et durs, les petits robots inspirés des concombres de mer peuvent surmonter les limites des robots qui ne sont que l’un ou l’autre, et ont donc le potentiel de fournir une plus grande utilité dans des domaines tels que l’assemblage électronique et même les applications médicales. .

Les chercheurs ont demandé aux robots de parcourir des parcours d’obstacles, de retirer ou de livrer des objets à un modèle d’estomac humain, et même de se liquéfier pour s’échapper d’une cage avant de se reformer dans sa forme humanoïde d’origine.

“Donner aux robots la possibilité de basculer entre l’état liquide et l’état solide leur confère plus de fonctionnalités”, déclare l’ingénieur Chengfeng Pan de l’Université chinoise de Hong Kong en Chine.

Le robot se liquéfie et se reforme
Timelapse montrant l’audacieuse évasion de prison du robot. (Wang et al., Question2023)

Il existe de nombreuses utilisations potentielles pour les petits robots qui peuvent se déplacer dans des endroits trop petits ou alambiqués pour que les humains puissent les gérer avec des outils typiques, des travaux de réparation délicats à l’administration ciblée de médicaments. Mais les matériaux durs ne sont pas les meilleurs pour naviguer dans des espaces confinés ou des angles serrés, tandis que les robots mous et plus flexibles ont tendance à être faibles et plus difficiles à contrôler.

Pour trouver un compromis, une équipe de chercheurs dirigée par Pan et son collègue, Qingyuan Wang de l’Université Sun Yat-sen en Chine, s’est tournée vers la nature comme source d’inspiration. Des animaux tels que les concombres de mer peuvent modifier la rigidité de leurs tissus pour améliorer la capacité de charge et limiter les dommages physiques, tandis que les pieuvres peuvent modifier la rigidité de leurs bras pour le camouflage, la manipulation d’objets et la locomotion.

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Pour concevoir un robot capable de faire quelque chose de similaire, les chercheurs avaient besoin d’un matériau non toxique pouvant facilement passer d’un état souple à un état rigide à température ambiante. Ils se sont tournés vers le gallium, un métal mou qui a un point de fusion de 29,76 degrés Celsius (85,57 degrés Fahrenheit) à une pression standard, soit quelques degrés en dessous de la température moyenne du corps humain. Vous pouvez faire fondre le gallium simplement en le tenant dans votre main.

Les chercheurs ont intégré une matrice de gallium avec des particules magnétiques, créant ce qu’ils appellent une “machine de transition de phase solide-liquide magnétoactive”.

“Les particules magnétiques ont ici deux rôles”, explique l’ingénieur en mécanique Carmel Majidi de l’Université Carnegie Mellon, l’un des principaux auteurs de l’article de l’équipe.

“La première est qu’ils rendent le matériau sensible à un champ magnétique alternatif, de sorte que vous pouvez, par induction, chauffer le matériau et provoquer le changement de phase. Mais les particules magnétiques donnent également aux robots la mobilité et la capacité de se déplacer en réponse au champ magnétique.”

Après avoir testé pour voir si la transition du solide au liquide était réversible (elle l’était), les chercheurs ont soumis leurs petits robots à une gamme de tests. Les robots pouvaient sauter par-dessus de petits fossés, escalader des obstacles et même se séparer pour effectuer des tâches coopératives en déplaçant des objets avant de se recombiner et de se resolidifier.

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Ils avaient même une petite version humanoïde – en forme de figurine Lego – qui fondait pour s’échapper d’une petite cellule de prison, s’infiltrant à travers les barreaux et se reformant de l’autre côté en hommage à une scène du film Terminator 2.

Ensuite, l’équipe a étudié les applications pratiques. Ils ont créé un modèle d’estomac humain, et ont demandé au robot d’engloutir et de retirer un petit objet qu’il contenait – un moyen utile, on imagine, d’extraire des piles avalées, par exemple -, puis d’effectuer l’opération inverse, en délivrant un objet dans le sens l’équipe espère qu’il pourrait fournir des médicaments.

Pour la réparation des circuits, les robots pouvaient naviguer et fondre sur les circuits pour agir comme un conducteur et une soudure ; et même agir comme une attache, suintant dans les douilles de vis filetées et se solidifiant, remplissant la fonction d’une vis sans que quelqu’un ait besoin de la fixer en place.

Pour les applications du monde réel, la machine à transition de phase aurait besoin de quelques ajustements. Par exemple, parce que le corps humain est plus élevé que le point de fusion du gallium pur, un robot conçu à des fins biomédicales pourrait avoir une matrice en alliage à base de gallium qui augmenterait le point de fusion tout en conservant la fonctionnalité.

Cela, disent les chercheurs, doit encore être étudié en détail.

“Les travaux futurs devraient explorer davantage comment ces robots pourraient être utilisés dans un contexte biomédical”, déclare Majidi.

“Ce que nous montrons ne sont que des démonstrations ponctuelles, des preuves de concept, mais beaucoup plus d’études seront nécessaires pour approfondir la façon dont cela pourrait réellement être utilisé pour l’administration de médicaments ou pour retirer des objets étrangers.”

La recherche a été publiée dans Question.

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