Des ingénieurs ont imprimé en 3D une main robotique souple qui peut jouer à Nintendo –

L’exploit, mis en évidence sur la couverture du dernier numéro de Avancées scientifiques, démontre une innovation prometteuse dans le domaine de la robotique douce, qui se concentre sur la création de nouveaux types de robots flexibles et gonflables qui fonctionnent à l’aide d’eau ou d’air plutôt que d’électricité. La sécurité et l’adaptabilité inhérentes aux robots mous ont suscité un intérêt pour leur utilisation pour des applications telles que les prothèses et les dispositifs biomédicaux. Malheureusement, contrôler les fluides qui font que ces robots mous se plient et se déplacent a été particulièrement difficile – jusqu’à présent.

La percée clé de l’équipe, dirigée par le professeur adjoint de génie mécanique de l’Université du Maryland, Ryan D. Sochol, a été la capacité d’imprimer en 3D des robots souples entièrement assemblés avec des circuits fluidiques intégrés en une seule étape.

“Auparavant, chaque doigt d’une main robotique souple avait généralement besoin de sa propre ligne de contrôle, ce qui peut limiter la portabilité et l’utilité”, explique le co-premier auteur Joshua Hubbard, qui a effectué la recherche pendant son séjour en tant que chercheur de premier cycle dans la fabrication avancée bioinspirée de Sochol. Laboratoire (BAM) de l’UMD. “Mais en imprimant en 3D la main robotique souple avec nos transistors fluidiques intégrés, il peut jouer à Nintendo sur la base d’une seule entrée de pression.”

À titre de démonstration, l’équipe a conçu un circuit fluidique intégré qui a permis à la main de fonctionner en réponse à la force d’une seule pression de commande. Par exemple, en appliquant une faible pression, seul le premier doigt appuyait sur la manette Nintendo pour faire marcher Mario, tandis qu’une pression élevée faisait sauter Mario. Guidée par un programme défini qui alternait de manière autonome entre les pressions désactivée, basse, moyenne et élevée, la main robotique a pu appuyer sur les boutons du contrôleur pour terminer avec succès le premier niveau de Super Mario Bros. en moins de 90 secondes.

“Récemment, plusieurs groupes ont essayé d’exploiter des circuits fluidiques pour améliorer l’autonomie des robots mous”, a déclaré un récent doctorat. diplômé et co-premier auteur de l’étude Ruben Acevedo, “mais les méthodes de construction et d’intégration de ces circuits fluidiques avec les robots peuvent prendre des jours à des semaines, avec un degré élevé de travail manuel et de compétences techniques”.

Pour surmonter ces obstacles, l’équipe s’est tournée vers « l’impression 3D PolyJet », qui revient à utiliser une imprimante couleur, mais avec de nombreuses couches d’« encres » multi-matériaux empilées les unes sur les autres en 3D.

“En l’espace d’une journée et avec un minimum de travail, les chercheurs peuvent désormais passer d’une pression de démarrage sur une imprimante 3D à des robots souples complets – y compris tous les actionneurs souples, les éléments de circuit fluidique et les fonctionnalités du corps – prêts à l’emploi, ” a déclaré Kristen Edwards, co-auteur de l’étude.

Le choix de valider leur stratégie en battant le premier niveau de Super Mario Bros. en temps réel était autant motivé par la science que par le plaisir. Étant donné que le timing et la composition du niveau du jeu vidéo sont établis, et qu’une seule erreur peut entraîner une fin immédiate du jeu, jouer à Mario a fourni un nouveau moyen d’évaluer les performances des robots souples qui sont particulièrement difficiles d’une manière qui n’est généralement pas abordée sur le terrain. .

En plus de la main robotique de Nintendo, l’équipe de Sochol a également signalé dans son article des robots mous inspirés des tortues. La tortue est la mascotte officielle d’UMD, et tous les robots mous de l’équipe ont été imprimés au Terrapin Works 3D Printing Hub d’UMD.

Un autre avantage important de la stratégie de l’équipe est qu’elle est open source, avec le papier en libre accès pour tout le monde, ainsi qu’un lien dans les documents supplémentaires vers un GitHub avec tous les fichiers de conception électronique de leur travail.

“Nous partageons librement tous nos fichiers de conception afin que tout le monde puisse facilement télécharger, modifier à la demande et imprimer en 3D – que ce soit avec sa propre imprimante ou via un service d’impression comme nous – tous les robots logiciels et éléments de circuits fluidiques de notre travail », a déclaré Sochol. “Nous espérons que cette stratégie d’impression 3D open source élargira l’accessibilité, la diffusion, la reproductibilité et l’adoption de robots souples avec des circuits fluidiques intégrés et, à son tour, accélérera les progrès dans le domaine.”

À l’heure actuelle, l’équipe explore l’utilisation de sa technique pour des applications biomédicales, notamment des dispositifs de rééducation, des outils chirurgicaux et des prothèses personnalisables. Comme Sochol est membre du corps professoral du département de bioingénierie Fischell ainsi que membre du Maryland Robotics Center et du Robert E. Fischell Institute for Biomedical Devices, l’équipe dispose d’un environnement exceptionnel pour continuer à faire avancer sa stratégie pour relever les défis urgents dans domaines biomédicaux.