11 juil.2023 (Actualités Nanowerk) Dans une étude publiée récemment dans Systèmes intelligents avancés ("Un muscle artificiel électrique à auto-détection et à rigidité variable"), des chercheurs de l'Université Queen Mary de Londres ont fait des progrès significatifs dans le domaine de la bionique avec le développement d'un nouveau type de muscle artificiel électrique à rigidité variable qui possède des capacités d'auto-détection. Cette technologie innovante a le potentiel de révolutionner la robotique douce et les applications médicales. Le durcissement de la contraction musculaire est non seulement essentiel pour améliorer la force, mais permet également des réactions rapides dans les organismes vivants. S'inspirant de la nature, l'équipe de chercheurs de l'École d'ingénierie et de science des matériaux de QMUL a réussi à créer un muscle artificiel qui passe de manière transparente entre les états mous et durs tout en possédant la capacité remarquable de détecter les forces et les déformations.
Un muscle artificiel à auto-détection électrique et à rigidité variable. (Photo : Chen Liu et. al) Dr. Ketao Zhang, chargé de cours à Queen Mary et chercheur principal, explique l'importance de la technologie à rigidité variable dans les actionneurs de type muscle artificiel. "Donner aux robots, en particulier ceux fabriqués à partir de matériaux flexibles, des capacités d'auto-détection est une étape cruciale vers une véritable intelligence bionique", déclare le Dr. Zhang.
Le muscle artificiel de pointe développé par les chercheurs présente une flexibilité et une extensibilité similaires au muscle naturel, ce qui le rend idéal pour l'intégration dans des systèmes robotiques mous complexes et s'adaptant à diverses formes géométriques. Capable de résister à plus de 200 % d'étirement dans le sens de la longueur, cet actionneur flexible à structure striée fait preuve d'une durabilité exceptionnelle.
En appliquant différentes tensions, le muscle artificiel peut rapidement ajuster sa raideur, obtenant une modulation continue avec un changement de raideur supérieur à 30 fois. Sa nature pilotée par la tension offre un avantage significatif en termes de vitesse de réponse par rapport aux autres types de muscles artificiels. De plus, cette nouvelle technologie peut surveiller sa déformation par des changements de résistance, éliminant ainsi le besoin d'arrangements de capteurs supplémentaires et simplifiant les mécanismes de contrôle tout en réduisant les coûts.
Le processus de fabrication de ce muscle artificiel à détection automatique est simple et fiable. Les nanotubes de carbone sont mélangés avec du silicone liquide à l'aide de la technologie de dispersion ultrasonique et enduits uniformément à l'aide d'un applicateur de film pour créer la cathode en couches minces, qui sert également de partie de détection du muscle artificiel. L'anode est réalisée directement à l'aide d'un treillis métallique mou coupé, et la couche d'actionnement est prise en sandwich entre la cathode et l'anode. Après le durcissement des matériaux liquides, un muscle artificiel à rigidité variable auto-détecteur complet est formé.
Les applications potentielles de cette technologie flexible à rigidité variable sont vastes, allant de la robotique douce aux applications médicales. L'intégration transparente avec le corps humain ouvre des possibilités pour aider les personnes handicapées ou les patients à effectuer des tâches quotidiennes essentielles. En intégrant le muscle artificiel à auto-détection, les dispositifs robotiques portables peuvent surveiller les activités d'un patient et fournir une résistance en ajustant les niveaux de raideur, facilitant ainsi la restauration de la fonction musculaire pendant l'entraînement de rééducation.
"Bien qu'il reste encore des défis à relever avant que ces robots médicaux puissent être déployés en milieu clinique, cette recherche représente une avancée cruciale vers l'intégration homme-machine", souligne le Dr. Zhang. "Il fournit un plan pour le développement futur de robots souples et portables." L'étude révolutionnaire menée par des chercheurs de l'Université Queen Mary de Londres marque une étape importante dans le domaine de la bionique.
Un muscle artificiel à auto-détection électrique et à rigidité variable. (Photo : Chen Liu et. al) Dr. Ketao Zhang, chargé de cours à Queen Mary et chercheur principal, explique l'importance de la technologie à rigidité variable dans les actionneurs de type muscle artificiel. "Donner aux robots, en particulier ceux fabriqués à partir de matériaux flexibles, des capacités d'auto-détection est une étape cruciale vers une véritable intelligence bionique", déclare le Dr. Zhang.
Le muscle artificiel de pointe développé par les chercheurs présente une flexibilité et une extensibilité similaires au muscle naturel, ce qui le rend idéal pour l'intégration dans des systèmes robotiques mous complexes et s'adaptant à diverses formes géométriques. Capable de résister à plus de 200 % d'étirement dans le sens de la longueur, cet actionneur flexible à structure striée fait preuve d'une durabilité exceptionnelle.
En appliquant différentes tensions, le muscle artificiel peut rapidement ajuster sa raideur, obtenant une modulation continue avec un changement de raideur supérieur à 30 fois. Sa nature pilotée par la tension offre un avantage significatif en termes de vitesse de réponse par rapport aux autres types de muscles artificiels. De plus, cette nouvelle technologie peut surveiller sa déformation par des changements de résistance, éliminant ainsi le besoin d'arrangements de capteurs supplémentaires et simplifiant les mécanismes de contrôle tout en réduisant les coûts.
Le processus de fabrication de ce muscle artificiel à détection automatique est simple et fiable. Les nanotubes de carbone sont mélangés avec du silicone liquide à l'aide de la technologie de dispersion ultrasonique et enduits uniformément à l'aide d'un applicateur de film pour créer la cathode en couches minces, qui sert également de partie de détection du muscle artificiel. L'anode est réalisée directement à l'aide d'un treillis métallique mou coupé, et la couche d'actionnement est prise en sandwich entre la cathode et l'anode. Après le durcissement des matériaux liquides, un muscle artificiel à rigidité variable auto-détecteur complet est formé.
Les applications potentielles de cette technologie flexible à rigidité variable sont vastes, allant de la robotique douce aux applications médicales. L'intégration transparente avec le corps humain ouvre des possibilités pour aider les personnes handicapées ou les patients à effectuer des tâches quotidiennes essentielles. En intégrant le muscle artificiel à auto-détection, les dispositifs robotiques portables peuvent surveiller les activités d'un patient et fournir une résistance en ajustant les niveaux de raideur, facilitant ainsi la restauration de la fonction musculaire pendant l'entraînement de rééducation.
"Bien qu'il reste encore des défis à relever avant que ces robots médicaux puissent être déployés en milieu clinique, cette recherche représente une avancée cruciale vers l'intégration homme-machine", souligne le Dr. Zhang. "Il fournit un plan pour le développement futur de robots souples et portables." L'étude révolutionnaire menée par des chercheurs de l'Université Queen Mary de Londres marque une étape importante dans le domaine de la bionique.
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- La source: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=63311.php
