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Découvrez ce robot de natation à corps souple et léger

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Les scientifiques des matériaux ont réussi à développer un robot à corps souple qui est alimenté et attiré par la lumière. Ce robot est capable d'utiliser une source de lumière directe pour nager, sans avoir besoin d'une batterie ou d'un câble d'alimentation.

Le papier, publié en Robotique scientifique, indique comment ce type de technologie pourrait être utilisé pour la future récupération et propulsion de l'énergie maritime.

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Comment y sont-ils parvenus?

Une équipe de chercheurs de la UCLA Samueli School of Engineering a récemment publié son nouveau design pour un robot de natation à corps mou. Appelé OsciBot, le robot se déplace en faisant osciller sa «queue» et est à la fois alimenté et dirigé par une source de lumière directe.

L'équipe pense que leur nouveau design pourrait avoir des applications intéressantes à l'avenir. Cela pourrait, par exemple, ouvrir des opportunités pour de nouvelles conceptions de robots océaniques, de traitements médicaux et de navires autonomes.

Le robot s'est inspiré d'un phénomène naturel appelé phototaxie. Certaines créatures dans la nature, comme les méduses ou les papillons de nuit, ont cette tendance à se déplacer vers une source de lumière.

"OsciBot démontre que le déplacement par oscillation peut être directement alimenté [par] une lumière constante, plutôt que de compter sur l'énergie lumineuse qui a été récoltée et stockée dans une batterie. Il est entièrement constitué d'un matériau souple appelé hydrogel qui gonfle lorsqu'il est placé dans l'eau et réagit à la lumière. L'appareil ne nécessite pas de piles ou doit être attaché à une autre source d'alimentation », note le communiqué de presse.

Utiliser la lumière pour faire danser l'hydrogel

Pour créer leur nouveau robot au corps mou et épris de lumière, l'équipe devait d'abord développer un moyen de faire osciller un objet en réponse à une source d'énergie constante.

Pour ce faire, ils ont d'abord construit un 2 centimètres cylindre long hydrogel flexible et ancré au fond d'un réservoir d'eau. Ils ont constaté que lorsqu'un faisceau de lumière était dirigé vers le cylindre, il se déplaçait en fait 66 fois par minute.

Ils ont également été étonnés de constater qu'en déplaçant la source de lumière, le cylindre s'est en fait plié à gauche, à droite, en haut ou en bas, en réponse.

En changeant la longueur et l'épaisseur du cylindre, ils pouvaient également affecter la vitesse à laquelle le cylindre se déplaçait. Sur cette base, l'équipe a utilisé le même hydrogel pour construire un robot rectangulaire en forme de planche de surf avec une queue sous-marine étendue (comme le montre la première vidéo ci-dessus).

Selon l'article de presse de l'UCLA, "Lorsque la lumière d'un laser frappe un point sur la queue, ce point se réchauffe. La légère augmentation de la température fait que cette partie du robot éjecte une partie de son eau et rétrécit en volume, ce qui déplace le la queue vers la source lumineuse. Une fois qu'elle s'est déplacée vers le haut, la queue crée une ombre qui refroidit la section où le laser est à l'origine entré en contact avec le robot, ce qui fait redescendre la queue.

Tant que la lumière atteint la cible, ce processus peut être répété À l'infini. Grâce à une expérimentation plus poussée, l'équipe a découvert qu'elle pouvait faire le rabat arrière sur 35 fois par minute.

C'était suffisant, d'après leur estimation, pour déplacer le robot 1,15 fois sa longueur corporelle par minute.

Ximin He, professeur adjoint de science et génie des matériaux à l'UCLA, et chercheur principal de l'étude a expliqué que "typiquement, la génération d'oscillations repose sur un apport d'énergie intermittent, comme la lumière pulsée ou le courant électrique alternatif".

"En revanche, cette étude montre une nouvelle façon de générer des oscillations, en utilisant un apport d'énergie constant, facilement accessible depuis l'environnement ambiant et peu coûteux à exploiter", a-t-il ajouté.

Tout comme le cylindre fixe dans les expériences précédentes, ils pourraient faire diriger le robot en repositionnant la source de lumière. Il pourrait même être dirigé autour d'un virage.

«C'est vraiment une démonstration fondamentale que la lumière directe et constante peut alimenter et déterminer le mouvement», a déclaré Yusen Zhao, l'auteur principal de l'étude.

"Cela pourrait être un pas vers une variété de conceptions robotiques qui ne sont pas attachées et alimentées uniquement par la lumière disponible dans leur environnement, plutôt que de compter sur des batteries lourdes ou des câbles d'alimentation", a ajouté Zhao.

Quelles applications cela pourrait-il avoir dans le monde réel?

Théoriquement, la conception pourrait être étendue pour fournir de nouvelles formes de systèmes de propulsion sous-marins. Il pourrait même avoir des applications pour les voiles de vent qui utilisent la lumière du soleil pour manœuvrer.

À plus petite échelle, cette technologie pourrait être utilisée pour certaines procédures médicales de précision. Bien entendu, une source de lumière directe devrait également être introduite dans le corps du patient pour rendre cela pratique.

«La beauté du photo-oscillateur à base de gel réside dans sa simplicité de conception», a expliqué Zhao. "L'interaction entre le matériau souple" intelligent "et la lumière ambiante a permis son mouvement autorégulé."

Zhao a même laissé entendre que la technologie pourrait être adaptée pour la production d'énergie - comme les ondes acoustiques ou les signaux électroniques / magnétiques, par exemple.

L'article original a été publié dans la revue Robotique scientifique.


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