À l’Université Carnegie Mellon, la softbotique représente une nouvelle génération de machines et de robots souples fabriqués à partir de matériaux multifonctionnels intégrant la détection, l’actionnement et l’intelligence.

L’équipe de recherche a présenté le matériau, un composite organogel rempli de métal liquide avec une conductivité électrique élevée, une faible rigidité, une grande extensibilité et des propriétés d’auto-guérison dans trois applications :

• robot inspiré des escargots résistant aux dommages
• circuit modulaire pour alimenter une petite voiture
• bioélectrode reconfigurable pour mesurer l’activité musculaire à différents endroits du corps

« Il s’agit du premier matériau souple capable de maintenir une conductivité électrique suffisamment élevée pour supporter l’électronique numérique et les appareils gourmands en énergie », a déclaré l’auteur principal Carmel Majidi, professeur de génie mécanique. « Nous avons démontré que vous pouvez réellement alimenter des moteurs avec. »

Le robot escargot entièrement non attaché utilisait le matériau conducteur auto-cicatrisant sur son extérieur souple, qui était intégré à une batterie et à un moteur électrique pour contrôler le mouvement. Au cours de la démonstration, l’équipe a sectionné le matériau conducteur et a vu sa vitesse chuter de plus de 50 %. En raison de ses propriétés d’auto-guérison, lorsque le matériau a été reconnecté manuellement, le robot a rétabli sa connexion électrique et récupéré 68% de sa vitesse d’origine.

Le matériau peut également servir de bloc de construction modulaire pour des circuits reconfigurables. Dans leur démonstration, un morceau de gel connectait initialement la petite voiture à un moteur. Lorsque l’équipe a divisé ce gel en trois sections et connecté une section à une LED montée sur le toit, ils ont pu rétablir la connexion de la voiture au moteur en utilisant les deux sections restantes.

« Dans la pratique, il y aura des cas où vous voudrez réutiliser et recycler ces composants électroniques de type gel dans différentes configurations, et notre démonstration de voitures miniatures montre que c’est possible », a expliqué Majidi.

Enfin, l’équipe a démontré la capacité du matériau à être reconfiguré pour obtenir des lectures d’électromyographie (EMG) à différents endroits du corps. Grâce à sa conception modulaire, l’organogel peut être réajusté pour mesurer l’activité de la main sur les muscles antérieurs de l’avant-bras et à l’arrière de la jambe pour mesurer l’activité du mollet. Cela ouvre les portes aux interfaces tissulaires électroniques telles que les EMG et les ECG utilisant des matériaux souples et réutilisables.

« Softbotics consiste à intégrer de manière transparente la robotique dans la vie quotidienne, en mettant l’humain au centre », a expliqué Majidi. « Au lieu d’être câblé avec des électrodes de biosurveillance reliant les patients à du matériel de biomesure monté sur un chariot, notre gel peut être utilisé comme une bioélectrode qui s’interface directement avec l’électronique montée sur le corps qui peut collecter des informations et les transmettre sans fil. »

À l’avenir, Majidi espère coupler ces travaux sur les tissus nerveux artificiels avec ses recherches sur les muscles artificiels pour construire des robots entièrement faits de matériaux mous, semblables à du gel.

« Il serait intéressant de voir des robots au corps mou utilisés pour surveiller les endroits difficiles d’accès. Qu’il s’agisse d’un escargot qui pourrait surveiller la qualité de l’eau ou d’une limace qui pourrait ramper autour de nos maisons à la recherche de moisissures. »

Vidéo : https://youtu.be/E4nBsJGkK7Y