Des chercheurs de Virginia Tech ont développé un véhicule autonome terrestre modulable en drone via la transformation de ses matériaux, indique un article paru dans Science Robotics le 9 février 2022. L’équipe utilise du caoutchouc et des métaux dont ils font varier les températures pour transformer les matériaux et modifier la structure du robot sans moteurs ni poulies.
Un drone à base de métal liquide et de caoutchouc
Et si un véhicule autonome terrestre pouvait se transformer en drone par simple “morphing” ? Le tout, sans engrenages ni courroies, et sans l’usage de servomoteurs pour se moduler. Une équipe de Virginia Tech dirigée par Michael Bartlett, professeur adjoint en génie mécanique, a conçu une méthode pour le moins originale en vue de rendre possible un tel mécanisme.
“Lorsque nous avons lancé le projet, nous voulions un matériau capable de faire trois choses. Il devait changer de forme, conserver cette forme, puis revenir à la configuration d’origine. Il devait enfin reproduire cela sur plusieurs cycles”, déclare Michael Bartlett. “L’un des défis était de créer un matériau suffisamment souple pour changer radicalement de forme. Mais aussi suffisamment rigide pour créer des machines adaptables capables de remplir différentes fonctions.”
Changer de forme par variation des températures
Afin d’obtenir un matériau capable de conserver ou d’effacer sa forme à la demande, l’équipe a conçu un endosquelette constitué d’un alliage à bas point de fusion, intégré à l’intérieur d’une peau en caoutchouc. Pour que le matériau puisse rendre à la structure sa forme d’origine, l’équipe a également incorporé des éléments chauffants en forme de vrille.
Ainsi, la peau en élastomère maintient le métal fondu en place, puis ramène le matériau dans sa forme d’origine. Ces composites ont un endosquelette métallique intégré dans un caoutchouc avec des éléments chauffants doux. Ils inversent ainsi l’étirement, donnant au composite ce que les chercheurs appellent une “plasticité réversible”. Après refroidissement, le métal contribue à nouveau à maintenir la forme de la structure.
Un véhicule autonome pour la terre, les airs et la mer
Les applications de cette technologie commencent seulement à se développer. En combinant ce matériau avec l’alimentation, le contrôle et les moteurs embarqués, l’équipe a créé un drone fonctionnel qui se transforme de manière autonome de véhicule terrestre à véhicule aérien. L’équipe a également créé un petit sous-marin déployable, exploitant lui aussi le morphing et le retour de matériau.
“Nous sommes enthousiasmés par les opportunités que ce matériau présente pour les robots multifonctionnels” a indiqué l’équipe. “Ces composites sont suffisamment solides pour résister aux forces des moteurs ou des systèmes de propulsion”.
“Ils peuvent facilement se transformer, ce qui permet aux machines de s’adapter à leur environnement”, concluent les chercheurs. A l’avenir, selon l’équipe, les composites de morphing devraient jouer un rôle majeur dans le domaine de la robotique douce.
© Virginia Tech
