Impression 3D de muscles artificiels en une seule étape

Bien que les progrès technologiques aient permis de contracter des muscles artificiels de la même manière que les muscles humains, ils n’ont tout simplement pas été en mesure d’égaler la polyvalence et la grâce des mouvements que permettent ces derniers. Des chercheurs soutenus par le projet PROBOSCIS, financé par l’UE, se sont rapprochés de cet objectif grâce à la conception innovante de muscles artificiels pneumatiques imprimés en 3D. Leur travail a été publié dans la revue «Science Robotics».

Baptisées GRACE pour GeometRy-based Actuators that Contract and Elongate (en français Actionneurs basés sur la géométrie qui se contractent et s’allongent), les structures musculaires créées par les chercheurs peuvent s’étendre et se contracter selon les besoins, simplement grâce à leur forme géométrique qui ressemble à un fuseau avec des plis. Comme le mentionne un article publié sur «Innovation Origins», le nombre et le type de GRACE utilisés peuvent être déterminés par un modèle mathématique, en fonction de ce que le muscle doit exécuter et du mouvement requis.«Les muscles artificiels modernes sont efficaces, le problème consiste à les assembler et à les personnaliser. Le dispositif que nous avons créé propose un haut degré de flexibilité dans la mesure où la contraction et l’extension peuvent être personnalisées. En outre, les GRACE permettent également au muscle de s’étirer», déclare dans l’article l’auteur principal de l’étude, le doctorant Corrado De Pascali, coordinateur du projet PROBOSCIS, de l’Istituto Italiano di Tecnologia.

Les GRACE peuvent être fabriqués sous différentes tailles et en utilisant différents matériaux, ce qui permet un large éventail de mouvements réalistes. «Leur taille n’est limitée que par la technologie de fabrication utilisée», fait remarquer le chercheur, cette fois dans un communiqué de presse sur «EurekAlert!». «Ils peuvent être construits en différentes tailles, et nous pouvons faire varier leurs performances, tant en termes de déformation que de résistance, et les fabriquer en utilisant divers matériaux et technologies, même déjà intégrés dans les structures à fabriquer.» Cela permet un prototypage et une fabrication plus rapides et plus simples des dispositifs pneumatiques à base de muscles artificiels.

L’équipe du projet a démontré la polyvalence de ses actionneurs via une main pneumatique qui a été imprimée en 3D en une seule étape à l’aide d’une imprimante 3D disponible dans le commerce. Pesant environ 100 grammes et d’une taille similaire à celle d’une main humaine, la main artificielle se compose de 18 GRACE de formes et de tailles différentes. Chaque doigt est composé de trois petits GRACE. Comme décrit dans l’article publié sur «Innovation Origins», lorsque les muscles pneumatiques sont gonflés, ils tirent sur les tendons, permettant aux doigts de s’ouvrir et de se fermer. Comme les doigts possèdent chacun une ligne pneumatique autonome, ils peuvent être désactivés séparément. En outre, le poignet est composé de quatre GRACE plus grands — deux de chaque côté. Grâce à cette disposition, une pression de seulement quelques dixièmes de bar suffit à plier les doigts, à faire tourner le poignet ou à tordre la paume.

Le matériau choisi pour la main est une résine souple. Dans l’article publié sur «Innovation Origins», Corrado De Pascali explique en quoi le choix du matériau affecte l’actionneur: «Le choix d’un filament plutôt qu’un autre modifie les forces qu’un GRACE peut exercer. Un matériau plus rigide peut supporter des pressions plus élevées qu’un matériau plus souple, il peut donc soulever des charges plus élevées, allant jusqu’à plus de 1 000 fois son poids.»

Dans le cadre du projet PROBOSCIS (Proboscidean sensitive soft robot for versatile gripping), l’équipe développe un bras robotique inspiré de la trompe d’un éléphant. Selon le chercheur, le bras «sera constitué de milliers de GRACE, tous imprimés en une seule fois

Pour plus d’informations, veuillez consulter:

site Web du projet PROBOSCIS