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Les robots du futur auront évidemment besoin de muscles pour actionner leurs membres robotiques. Mais ces muscles sont souvent lourds, peu efficaces et exigent d’être actionné par des batteries. Ce qui rend l’ensemble du robot peu maniable et énergivore. Mais cela pourrait changer, des chercheurs ont mis au point des muscles robotiques, qui peuvent être déclenchées à la fois par lumière ou l’électricité, rendant ainsi le robot plus léger et moins gourmand en énergie.

Un muscle robotique actionné par la lumière 

Une équipe en génie mécanique dirigée par le professeur Alfonso Ngan Hing-wan, professeur titulaire en science et en génie des matériaux à la faculté de génie de l’Université de Hong Kong, a publié un article dans Science Robotics qui décrit un nouveau matériau d’actionnement – l’hydroxyde de nickel-oxyhydroxyde – qui peut être alimenté par la lumière visible, l’électricité et d’autres stimuli. L’actionnement du matériau peut être déclenché instantanément par la lumière pour produire une déformation rapide et exercer une force équivalente à 3000 fois son propre poids. Le coût de ce type d’actionneur est de seulement 3,4 dollars US par centimètre carré et peut être facilement fabriqué en trois heures.

Parmi les divers stimuli, les matériaux d’actionnement induits par la lumière sont hautement souhaitables car ils permettent un fonctionnement sans fil des robots. Cependant, très peu de matériaux légers étaient disponibles dans le passé, et leurs coûts de production étaient élevés, ce qui entravait leur développement dans des applications réelles, telles que les muscles artificiels pour la robotique, les dispositifs d’assistance humaine et les outils chirurgicaux.

L’élaboration de matériaux d’actionnement a été identifiée comme le principal des 10 grands défis de la science robotique. La recherche sur les matériaux d’actionnement peut changer radicalement le concept de robot, qui est en ce moment est principalement basé sur des moteurs. Par conséquent, les matériaux pouvant être actionnés par des stimuli sans fil, y compris un changement de température, d’humidité, de champs magnétiques et de lumière, constituent l’un des principaux axes de recherche de ces dernières années.

Un muscle très puissant

En particulier, un matériau pouvant être actionné par la lumière et produisant un actionnement très puissant, rapide et stable n’a jamais été atteint. Ce nouveau système de matériau d’actionnement – l’hydroxyde de nickel-oxyhydroxyde pouvant être actionné par la lumière à une intensité relativement faible pour produire une contrainte et une vitesse comparables aux muscles squelettiques des mammifères a été développé par des ingénieurs de l’Université de Hong Kong.

Outre ses propriétés d’activation par la lumière, ce nouveau système de matériaux peut également être activé par l’électricité, ce qui permet de l’intégrer à la technologie robotique bien développée actuelle. Il réagit également aux changements de chaleur et d’humidité, de sorte qu’il peut être appliqué à des machines autonomes qui exploitent les minuscules changements d’énergie dans l’environnement. Comme le composant principal est le nickel, le coût de fabrication est faible. La fabrication ne concerne que l’électrodéposition, qui est un processus simple, et le temps nécessaire à la fabrication est d’environ trois heures. Ce matériau peut donc être facilement mis à l’échelle et fabriquer pour plusieurs industries.

Un nouveau champ de recherche

D’un point de vue scientifique, ce matériau d’actionnement à base d’hydroxyde de nickel-oxyhydroxyde est le premier système de matériau au monde pouvant être actionné directement par la lumière et par l’électricité sans procédures de fabrication supplémentaires. Cela ouvre également un nouveau champ de recherche sur le comportement d’actionnement induit par la lumière pour ce type de matériau (hydroxydes-oxyhydroxydes).

Source : The University of Hong Kong