Un robot mou qui saute en boucle sous la lumière infrarouge
← Retour aux actualitésSauts verticaux : jusqu’à 80 fois sa hauteur (soit environ 1,6 mètre pour un robot de 2 cm). Sauts horizontaux : jusqu’à 3 fois sa longueur (environ 6 cm). Angle de lancement : environ 47°, idéal pour franchir des obstacles. Navigation en environnements non structurés (zones de décombres, terrains accidentés). Robots en essaim pour l’exploration ou la surveillance. Systèmes autonomes fonctionnant dans des milieux où l’énergie électrique est difficile à fournir (zones humides, sous-marines, etc.).
📑 Sommaire
💡 En 3 points clés
- Sauts verticaux : jusqu’à 80 fois sa hauteur (soit environ 1,6 mètre pour un robot de 2 cm).
- Sauts horizontaux : jusqu’à 3 fois sa longueur (environ 6 cm).
- Angle de lancement : environ 47°, idéal pour franchir des obstacles.
Comment un robot mou peut-il sauter sans énergie électrique ?
Imaginez un petit anneau de quelques millimètres de diamètre, aussi souple qu’un élastique, mais capable de bondir à plus de 80 fois sa hauteur sous l’effet d’une simple lumière infrarouge. Ce n’est pas de la magie, mais le résultat d’un mécanisme mécanique autonome, où l’énergie est stockée et libérée par la déformation même du matériau.
Les chercheurs de l’université d’État de Caroline du Nord (NC State) ont conçu ce robot en liquid crystal elastomer (LCE), un polymère qui se contracte sous l’effet de la chaleur. En exposant l’anneau à une lumière infrarouge constante, la surface du LCE chauffe de manière anisotrope (plus rapidement sur un côté que sur l’autre), ce qui provoque une torsion progressive du matériau. Cette torsion stocke de l’énergie élastique, comme un ressort que l’on tend.
Le rôle clé du "V" rigide
Pour transformer cette torsion en saut, les ingénieurs ont intégré une structure rigide en forme de V à une extrémité de l’anneau. Ce V, en aluminium, empêche le LCE de simplement rouler sur lui-même. Au lieu de cela, la torsion s’intensifie jusqu’à atteindre un seuil critique : le V se détend brusquement, frappe le sol et propulse l’anneau dans les airs.
Une fois en l’air, l’anneau se détord naturellement grâce à son élasticité, retrouvant sa forme initiale avant de retomber. Ce cycle se répète automatiquement, tant que la lumière infrarouge est présente. Les tests montrent que le robot peut effectuer plus de 500 sauts consécutifs sans intervention externe, sur des surfaces variées (herbe, sable, roches, etc.).
Des performances qui défient la nature
Les dimensions du robot sont modestes : un anneau de 20 mm de long pour 1 mm de haut, mais ses performances sont impressionnantes :
Ces résultats sont rendus possibles par la modélisation numérique (méthode des Cosserat-rod) et des simulations par éléments finis, qui ont permis d’optimiser la géométrie de l’anneau et la répartition de sa masse.
Inspiration biologique et applications potentielles
Le mécanisme s’inspire des collemboles, de petits insectes qui utilisent un appendice en forme de ressort pour se propulser. Ici, les chercheurs ont transposé ce principe à l’échelle macroscopique, mais avec une différence majeure : pas besoin de mécanisme de réarmement. Le robot se réinitialise seul, grâce à la symétrie d’inversion de sa structure.
Les applications envisagées incluent :
Une avancée pour la robotique souple
Ce travail, publié dans PNAS 1 et détaillé dans un article sur arXiv 2, ouvre la voie à des robots autonomes, légers et sans électronique, capables de se déplacer dans des environnements complexes. La lumière devient ici une source d’énergie directe, sans conversion intermédiaire (comme une batterie ou un moteur).
Note de Hype-mètre : 4/5 (Prototype fonctionnel avec des performances mesurables, mais encore loin d’une commercialisation).