La première main robotique souple imprimée en 3D : elle a des os, des tendons et des ligaments

Vous vous souvenez de la "main" iconique de la Famille Addams ? Ce nouveau projet scientifique la rappelle quelque peu, mais en version robotique : dans cet article, nous voulons la présenter et parler de ses caractéristiques particulières. Voyons ensemble de quoi il s'agit.

Main robotique souple imprimée en 3D : elle a des os, des tendons et des ligaments

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La technologie, associée à l'intelligence artificielle, surmonte des défis et des barrières de plus en plus futuriste. Dans ce vaste secteur avant-gardiste, la main robotique créée par des chercheurs de l'ETH de Zurich, en Suisse, en collaboration avec la startup américaine Inkbit 3D, fait son entrée. Cette collaboration a donné naissance à l'impression 3D de robots inédits : la main, qui semble douce au toucher, est en réalité dotée de ligaments, d'os et de tendons artificiels. Pour la créer, divers polymères élastiques et rigides ainsi qu'une technique innovante de balayage laser ont été utilisés. En adaptant l'impression 3D aux polymères à polymérisation lente, les scientifiques ont ouvert de nombreuses portes aux différentes possibilités de la robotique molle.

L'impression 3D fait des progrès considérables (pensons au projet de la NASA concernant les premières habitations permanentes sur la Lune d'ici 2040), dépassant la limite des plastiques à polymérisation rapide, permettant ainsi de travailler avec des matériaux plus élastiques mais aussi résistants. Grâce à cette nouvelle technologie, l'équipe de Zurich a pu imprimer pour la première fois une main robotique avec de telles caractéristiques.
Thomas Buchner, premier auteur de l'étude, a déclaré : « Nous utilisons maintenant des polymères de thiolène à polymérisation lente. Ils ont d'excellentes propriétés élastiques et reviennent à leur état d'origine beaucoup plus rapidement après la flexion par rapport aux polyacrylates. » Ce sont précisément ces matériaux qui permettent la réalisation des ligaments pliables de la main.

Main robotique souple imprimée en 3D : le scanner laser innovant

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Robert K. Katzschmann, professeur de robotique à l'ETH, a expliqué : « Les robots fabriqués avec des matériaux souples, tels que la main que nous avons développée, présentent des avantages par rapport aux robots conventionnels en métal. Comme ils sont souples, il y a moins de risques de blessures lorsqu'ils travaillent avec des humains et ils sont plus adaptés à la manipulation de marchandises fragiles. » Pour créer la main robotique, qui est imprimée couche par couche, les chercheurs ont enrichi l'impression 3D avec un scanner laser 3D capable de contrôler immédiatement chaque couche imprimée pour détecter d'éventuels écarts et irrégularités à la surface.

Wojciech Matusik, professeur au Massachusetts Institute of Technology, États-Unis, et l'un des auteurs de l'étude, a expliqué : « Un mécanisme de rétroaction compense ces irrégularités pendant l'impression de la couche suivante en calculant les ajustements nécessaires à la quantité de matériau à imprimer en temps réel et avec une précision millimétrique. » Ainsi, les couches irrégulières ne sont pas corrigées ou nivelées, mais les couches suivantes sont imprimées de manière à les compenser.

Les nouvelles frontières de l'impression robotique molle

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L'équipe de Katzschmann, après avoir créé la main, a l'intention de se lancer dans la production de structures encore plus complexes, tandis que les nouvelles imprimantes seront vendues par Inkbit 3D à ses clients. La technique peut être comparée à celle des imprimantes à jet d'encre : au lieu d'encres colorées, elle libère des résines durcies par la lumière UV, créant des objets en 3D en couches multiples plutôt que des feuilles individuelles. De plus, elle peut imprimer à une résolution extrêmement élevée avec des voxels, l'équivalent 3D des pixels classiques, de quelques micromètres de diamètre.

Cela faisait des années que Inkbit cherchait une solution efficace, et il semble qu'elle ait été trouvée avec cette technique ingénieuse. Tous les doigts de la main possèdent également une membrane mince avec une petite cavité à l'arrière, connectée à un tube imprimé et étendu dans la structure du doigt. Ainsi, lorsque les doigts touchent un objet, la cavité se comprime en augmentant la pression interne du tube. Un capteur de pression situé à l'extrémité détecte le processus, arrêtant le mouvement de préhension sur l'objet, comme la plume et la bouteille d'eau utilisées par les chercheurs. « Maintenant, nous pouvons effectivement créer une structure ou un robot en une seule fois. Il peut être nécessaire d'ajouter un moteur ici ou là, mais la complexité réelle de la structure est là. »

Après la main, de nouvelles frontières s'ouvrent dans l'expérimentation robotique. L'équipe a également créé un robot à six pattes capable de se déplacer en avant et en arrière pour ramasser une boîte de Tic-Tac et une pompe simulant le muscle cardiaque. Une avancée exceptionnelle qui promet de grands résultats dans un avenir proche.