Un robot à quatre pattes doté d'actionneurs souples peut transporter jusqu'à 22 fois son poids corporel en rampant ou en sautant d'un endroit à un autre.
Les robots mobiles à l'échelle centimétrique ont de nombreuses utilisations dans divers secteurs, notamment l'agriculture, la santé, l'exploration et les communications. Imaginez une flotte de petits robots explorant des endroits dangereux ou inaccessibles. Étant donné que les batteries et autres sources d’énergie ont une faible densité énergétique, les robots de cette taille s’appuient traditionnellement sur des technologies de microactionneurs à force limitée.
La fréquence de cycle, la force ou le déplacement des autres microactionneurs utilisés en robotique, tels que les types électrostatiques, thermiques et magnétiques, sont insuffisants pour effectuer des tâches plus importantes.
De plus, la puissance de sortie et la capacité de charge des actionneurs diminuent à mesure qu’ils deviennent plus petits.
Ces problèmes ont été résolus par des chercheurs de l'Université Cornell qui ont servi de directeurs de thèse. Par exemple, le méthanol a une densité énergétique beaucoup plus élevée que les batteries au lithium, qui ont une densité énergétique de seulement 1,0 MJ/kg. Le robot quadrupède de 29 mm de haut présenté ici, avec des actionneurs positionnés sur deux pattes avant et deux pattes arrière, a été construit par Aubin, Shepherd et ses collègues à l'aide d'un microactionneur léger (325 mg) et son intégration dans un modèle de travail a été démontrée.
Un ordre de grandeur supérieur à la force peut être généré par chaque microactionneur en impulsions inférieures à la milliseconde que ce que les actionneurs actuels de taille, de poids ou de composition comparables peuvent produire (c'est-à-dire 9 N).
Pour alimenter les micro-actionneurs, les chercheurs ont créé une chambre de combustion imprimée en 3D dans laquelle une combinaison gazeuse de méthane et d'oxygène est pompée à travers des tubes. Une petite étincelle est ensuite générée entre deux électrodes de chambre pour enflammer le méthane. Au sommet de la chambre, une membrane élastomère, comme un piston, est gonflée et dilatée par les gaz produits par la réaction exothermique. L'explosion peut activer un actionneur, lancer des objets ou effectuer d'autres tâches. Lorsque les gaz sont libérés de la chambre, la membrane se dégonfle, signalant le début d'un nouveau cycle.
Les chercheurs ont démontré des déplacements d’actionneur de 140 %, ce qui est supérieur à celui des microactionneurs modernes. Ils ont également pu ajuster les performances de l’actionneur en le faisant fonctionner à différentes fréquences et concentrations de carburant. Grâce à son adaptabilité, le robot était capable de naviguer sur différents terrains en rampant ou en sautant. Le robot était capable de sauter respectivement 20 et 5,5 fois la longueur de son corps, soit 59 cm de haut et 16 cm en avant. De plus, il pourrait soulever une charge 22 fois son propre poids.
La température du robot a augmenté au point qu'il enflammait constamment la pièce lorsqu'il fonctionnait à des fréquences supérieures à 50 Hz. L'appareil a montré une bonne endurance en dessous de cette fréquence. Lors de l'un de leurs tests, l'équipe a fait fonctionner le robot à quatre pattes pendant 8,5 750.000 cycles sur XNUMX heures.
Source : La physique aujourd'hui
📩 18/09/2023 09:29