L’origami prend vie avec de nouveaux matériaux qui changent de forme –

De tels livres d’histoires fantaisistes pourraient bientôt être possibles grâce au travail d’une équipe de concepteurs et d’ingénieurs de l’institut ATLAS de CU Boulder. Le groupe s’appuie sur les nouvelles avancées dans le domaine de la robotique douce pour développer des objets aux formes changeantes qui sont aussi fins que du papier, se déplacent rapidement et presque complètement silencieux.

Les premières créations des chercheurs, qu’ils ont surnommées “Electriflow”, comprennent des grues en origami qui peuvent plier le cou, des pétales de fleurs qui se tortillent en appuyant sur un bouton et, oui, des insectes flottants.

“Habituellement, les livres sur les papillons sont statiques”, a déclaré Purnendu, un étudiant diplômé de CU Boulder qui dirige le projet et qui porte un nom singulier. “Mais pourriez-vous avoir un papillon qui bat des ailes dans un livre ? Nous avons montré que c’est possible.”

Lui et ses collègues ont récemment présenté leurs résultats lors de la conférence 2021 de l’Association for Computing Machinery sur la conception de systèmes interactifs (DIS).

Muscles artificiels

Purnendu a expliqué que les conceptions Electriflow de l’équipe ne nécessitent pas de moteurs ou d’autres pièces de machine traditionnelles pour prendre vie – les rendant douces au toucher, tout comme de vrais papillons. Ils s’inspirent d’une classe de “muscles artificiels” qui ont été initialement développés par des ingénieurs dirigés par Chrisoph Keplinger à CU Boulder et sont maintenant disponibles dans le commerce via une société appelée Artimus Robotics.

Artimus exploite une technologie appelée actionneurs électrostatiques auto-cicatrisants à amplification hydraulique (HASEL). Contrairement aux pièces robotiques traditionnelles, qui sont souvent en métal rigide, les actionneurs HASEL tirent leur puissance de fluides. Les actionneurs reposent sur des forces électrostatiques pour pousser l’huile dans des sachets en plastique scellés, a déclaré Eric Acome, un ancien étudiant diplômé de CU Boulder qui a aidé à lancer la technologie des actionneurs. Imaginez comment la forme d’un paquet de ketchup changera lorsque vous pressez un côté.

“L’un des principaux avantages de ces actionneurs est qu’ils sont polyvalents”, a déclaré Acome, co-auteur de la nouvelle étude et directeur de la technologie chez Artimus Robotics. “Ce ne sont que des poches, mais selon la forme de cette poche, vous pouvez générer différents types de mouvement.”

Ils imitent également le monde naturel dans lequel des organismes de toutes sortes (pensez au poisson-globe ou aux pièges à mouches de Vénus) changent de forme pour effrayer les prédateurs et piéger leurs proies.

“Le changement de forme est une grande partie de la communication et de la survie pour certains animaux”, a déclaré Purnendu. “Les ingénieurs ont cherché à développer des types de fonctions similaires pour les interfaces informatiques.”

Volets d’aile

Purnendu s’est demandé s’il pouvait utiliser le même concept qu’Artimus Robotics, ou des huiles se répandant à l’intérieur des poches, non seulement pour construire de nouveaux robots mais pour concevoir des œuvres d’art souples et mobiles.

Electriflow tire parti de plusieurs formes de pochettes différentes pour créer des plis de type origami dans des feuilles de plastique plates. Et c’est rapide : les insectes de Purnendu peuvent battre des ailes à une vitesse maximale d’environ 25 battements par seconde – plus vite que la plupart des vrais papillons et à égalité avec certains papillons nocturnes plus rapides.

“Ce système est très proche de ce que nous voyons dans la nature”, a-t-il déclaré. “Nous repoussons les limites de la façon dont les humains et les machines peuvent interagir.”

Le chercheur a déclaré qu’il espère que davantage d’artistes et de designers utiliseront les outils que lui et son équipe ont développés pour repousser ces limites encore plus loin. Il imagine qu’un jour, vous pourriez voir des animaux en origami qui peuvent se plier en diverses formes à partir d’une feuille plate de plastique ou de personnages de dessins animés qui courent et sautent dans les pages de livres.

“Il y a beaucoup de géométries différentes avec lesquelles nous pouvons jouer”, a déclaré Purnendu.

Pour l’instant, il est content de voir ses papillons prendre leur envol.

Les autres coauteurs de la nouvelle étude incluent Christoph Keplinger, actuellement à l’Institut Max Planck pour les systèmes intelligents en Allemagne. Les coauteurs de CU Boulder comprennent Sasha Novack, étudiante diplômée d’ATLAS; Mirela Alistair et Daniel Leithinger, professeurs adjoints à ATLAS et au Département d’informatique ; Carson Bruns, professeur adjoint en ATLAS et génie mécanique; et Mark Gross, directeur d’ATLAS et professeur d’informatique.