Forme

Le Granulobot est un système modulaire qui brouille la distinction entre la robotique douce, modulaire et en essaim.

Une nouvelle plate-forme robotique développée à l'Université de Chicago peut s'adapter à son environnement en temps réel pour des applications dans des environnements inconnus.

La plate-forme, baptisée Granulobot, se compose de nombreuses unités motorisées identiques, chacune de quelques centimètres de diamètre. Les unités sont intégrées à un microcontrôleur et à des capteurs Wi-Fi et utilisent des aimants pour engager d'autres unités.

Comme son nom l’indique, le Granulobot s’inspire de la physique des matériaux granulaires, qui sont de grands agrégats de particules présentant une gamme de comportements complexes. Après l’eau, c’est la matière la plus omniprésente sur la planète.

« Les matériaux granulaires sont inhabituels par rapport à la plupart des autres matériaux dans le sens où ils peuvent modifier considérablement leurs propriétés, allant de l'état liquide à l'état rigide. Ils peuvent couler entre vos doigts ou devenir durs comme de la pierre », a expliqué Heinrich Jaeger, professeur distingué Sewell Avery à l'Université de Chicago. Ce passage d’un matériau fluide à un matériau solide est appelé transition de brouillage et constitue une caractéristique unique à la robotique basée sur le brouillage.

L’exemple le plus couramment utilisé pour illustrer la nature des matériaux granulaires est le sable humide, qui peut se comporter comme un solide ou un liquide. "Nous nous appuyons sur cette propriété pour éventuellement former des formes complexes avec nos mains", a ajouté Jaeger, décrivant comment le sable est moulé pour construire des châteaux de sable.

L'idée derrière le projet était que si un grain de sable pouvait être motorisé et interagir de manière autonome avec ses voisins, la main humaine n'aurait pas besoin de modeler les formes, a expliqué Baudouin Saintyves, chercheur postdoctoral au laboratoire de Jaeger à l'Université de Chicago. qui a développé le Granulobot.

Le concept est mieux illustré par une amibe, qui est capable de changer de forme en étendant et en rétractant une projection temporaire, ou pseudopode. De même, le Granulobot n'a pas de haut ou de bas, d'avant ou d'arrière identifiable – pas de roues ou de pieds identifiables à une tâche spécifique. S'écartant conceptuellement de la robotique traditionnelle, le Granulobot se déplace en déformant sa forme globale.

Comme l'explique Saintyves, les systèmes robotiques modulaires existants ne peuvent généralement pas déformer leur intérieur. Au lieu de cela, seules les unités de surface extérieures bougent. Il en résulte un processus de reconfiguration lent et itératif. Avec le Granulobot, les unités intérieures peuvent se reconfigurer comme le ferait un matériau souple lorsqu'il est soumis à des contraintes. De plus, les unités individuelles peuvent se dissocier de leurs voisines pour créer plusieurs robots plus petits qui peuvent se déplacer indépendamment et éventuellement se recombiner.

Selon l'équipe de chercheurs, qui comprend également Matthew Spenko, professeur de génie mécanique et aérospatial à l'Illinois Institute of Technology à Chicago, le système Granulobot brouille la distinction entre la robotique douce, modulaire et en essaim. Ce qui est particulièrement excitant, a déclaré Jaeger, c'est que le Granulobot représente également l'un des premiers systèmes qui soit à la fois un matériau programmable et un robot logiciel.

"La matière programmable a lancé toute cette affaire", a noté Jaeger, qui a travaillé sur des projets connexes antérieurs avec le financement de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). Dans ce cadre, l'une des prémisses était de développer un moyen d'assembler des matériaux de telle sorte qu'ils puissent être programmés pour changer de forme et de fonction dans leur ensemble. Le Granulobot constitue un premier pas vers cet objectif, de manière autonome et en temps réel. L'objectif final est d'aller au-delà de la programmation de fonctions ou de types de locomotion spécifiques et de laisser le Granulobot décider lui-même comment se déplacer.

Le financement de ce projet collaboratif entre l'Université de Chicago et l'Illinois Institute of Technology a été assuré par la National Science Foundation grâce à la subvention EFMA – 1830939. Un soutien supplémentaire a été obtenu grâce à l'utilisation d'installations expérimentales partagées, fournies par le Materials Research Science et l'Université de Chicago. Engineering Center, soutenu par la National Science Foundation grâce à la subvention DMR-2104733.