La technologie pourrait stimuler le répertoire des robots aériens, leur permettant d’opérer dans des espaces exigus et de résister aux collisions –

Chen, membre du département de génie électrique et d’informatique et du laboratoire de recherche en électronique, a développé des drones de la taille d’un insecte avec une dextérité et une résilience sans précédent. Les robots aériens sont alimentés par une nouvelle classe d’actionneurs souples, ce qui leur permet de résister aux difficultés physiques du vol dans le monde réel. Chen espère que les robots pourraient un jour aider les humains en pollinisant les cultures ou en inspectant les machines dans des espaces exigus.

Le travail de Chen apparaît ce mois-ci dans le journal Transactions IEEE sur la robotique. Ses co-auteurs incluent Zhijian Ren, étudiant au doctorat au MIT, Siyi Xu, étudiant au doctorat à l’Université de Harvard, et le robotique de l’Université de Hong Kong, Pakpong Chirarattananon.

En règle générale, les drones nécessitent de grands espaces car ils ne sont ni assez agiles pour naviguer dans des espaces confinés, ni assez robustes pour résister aux collisions dans une foule. «Si nous regardons la plupart des drones aujourd’hui, ils sont généralement assez gros», dit Chen. “La plupart de leurs applications impliquent de voler à l’extérieur. La question est: pouvez-vous créer des robots à l’échelle d’insectes qui peuvent se déplacer dans des espaces très complexes et encombrés?”

Selon Chen, “Le défi de la construction de petits robots aériens est immense.” Les drones de la taille d’une pinte nécessitent une construction fondamentalement différente des plus gros. Les gros drones sont généralement alimentés par des moteurs, mais les moteurs perdent de leur efficacité à mesure que vous les réduisez. Ainsi, dit Chen, pour les robots ressemblant à des insectes, «vous devez rechercher des alternatives».

La principale alternative jusqu’à présent a été d’utiliser un petit actionneur rigide construit à partir de matériaux céramiques piézoélectriques. Si les céramiques piézoélectriques ont permis à la première génération de petits robots de prendre son envol, elles sont assez fragiles. Et c’est un problème lorsque vous construisez un robot pour imiter un insecte – les bourdons en quête de nourriture subissent une collision environ une fois par seconde.

Chen a conçu un petit drone plus résistant en utilisant des actionneurs souples au lieu de ceux durs et fragiles. Les actionneurs souples sont constitués de minces cylindres en caoutchouc revêtus de nanotubes de carbone. Lorsqu’une tension est appliquée aux nanotubes de carbone, ils produisent une force électrostatique qui serre et allonge le cylindre en caoutchouc. L’allongement et la contraction répétés font battre les ailes du drone – rapidement.

Les actionneurs de Chen peuvent battre près de 500 fois par seconde, donnant au drone une résilience semblable à celle d’un insecte. “Vous pouvez le frapper quand il vole, et il peut récupérer”, dit Chen. “Il peut également faire des manœuvres agressives comme des sauts périlleux en l’air.” Et il ne pèse que 0,6 gramme, soit environ la masse d’un gros bourdon. Le drone ressemble un peu à une minuscule cassette avec des ailes, bien que Chen travaille sur un nouveau prototype en forme de libellule.

La construction de robots ressemblant à des insectes peut fournir une fenêtre sur la biologie et la physique du vol des insectes, une piste de recherche de longue date pour les chercheurs. Le travail de Chen aborde ces questions à travers une sorte de rétro-ingénierie. «Si vous voulez apprendre comment les insectes volent, il est très instructif de construire une maquette de robot», dit-il. “Vous pouvez perturber certaines choses et voir comment cela affecte la cinématique ou comment les forces du fluide changent. Cela vous aidera à comprendre comment ces choses volent.” Mais Chen vise à faire plus que compléter les manuels d’entomologie. Ses drones peuvent également être utiles dans l’industrie et l’agriculture.

Chen dit que ses mini-aériens pourraient naviguer dans des machines complexes pour assurer la sécurité et la fonctionnalité. “Pensez à l’inspection d’un moteur à turbine. Vous voudriez qu’un drone se déplace [an enclosed space] avec une petite caméra pour vérifier les fissures sur les plaques de la turbine. “

D’autres applications potentielles comprennent la pollinisation artificielle des cultures ou l’exécution de missions de recherche et de sauvetage à la suite d’une catastrophe. «Toutes ces choses peuvent être très difficiles pour les robots à grande échelle existants», dit Chen. Parfois, plus gros n’est pas mieux.

Source de l’histoire:

Matériaux fourni par Massachusetts Institute of Technology. Original écrit par Daniel Ackerman. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.