La robotique douce présente un grand potentiel lorsqu’elle peut interagir en toute sécurité avec les humains et d’autres objets délicats. Elle permet la production de mécanismes programmables souples qui sont utilisés pour alimenter cette nouvelle génération de robots.
Dans ce contexte, les chercheurs de TU Delft ont mis au point des actionneurs programmables qui, comme la main humaine, combinent des matériaux souples et durs pour effectuer des mouvements complexes.
« Ce que vous voulez vraiment, c’est quelque chose qui ressemble aux caractéristiques de la main humaine, y compris un toucher doux, des mouvements rapides mais précis et de la puissance. Et c’est ce que nos matériaux programmables imprimés en 3D s’efforcent de réaliser », a déclaré Shahram Janbaz, l’un des chercheurs qui a rédigé ce rapport.
Les métamatériaux mécaniques souples fonctionnant sur la base de l’instabilité mécanique, offrent des fonctionnalités sans précédent programmées dans leur tissu architectural qui les rendent potentiellement très prometteurs comme mécanismes souples. « Cependant, l’accordabilité des métamatériaux mécaniques proposés jusqu’à présent a été très limitée », déclare Shahram Janbaz.
Avec les nouvelles conceptions de métamatériaux mécaniques ultra-programmables, la force et l’amplitude d’actionnement, ainsi que le mode d’actionnement peuvent être sélectionnés et réglés dans une très large gamme. « Nous montrons également quelques exemples de la manière dont ces actionneurs logiciels pourraient être utilisés en robotique, par exemple comme commutateur de force, contrôleurs cinématiques », explique Janbaz.
Où l’impression 3D entre-t-elle en jeu ?
Ainsi, « nous présentons des métamatériaux multi-matériaux pilotés par le flambement avec des niveaux élevés de programmabilité », dit Janbaz. « Nous avons combiné des approches de conception rationnelle basées sur des modèles de calcul prédictifs avec des techniques avancées de fabrication additive multi-matériaux pour imprimer en 3D des matériaux cellulaires avec des distributions arbitraires, de matériaux mous et durs dans les parties centrale et angulaire de leurs cellules unitaires. En utilisant la géométrie et la distribution spatiale des propriétés des matériaux comme principaux paramètres de conception, nous avons développé des métamatériaux mécaniques souples se comportant comme des mécanismes dont la force et l’amplitude d’actionnement pouvaient être ajustées », conclut l’auteur.
L’ensemble de l’étude peut être lu dans le numéro de juillet de Materials Horizons.
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