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Son appendice extensible peut se faufiler dans des espaces restreints, puis soulever de lourdes charges – Technologik

Dans les usines et les entrepôts actuels, il n'est pas rare de voir des robots filer sur des objets ou des outils d'un poste à un autre. Pour la plupart, les robots naviguent assez facilement à travers des dispositions ouvertes. Mais ils ont beaucoup plus de mal à traverser des espaces étroits pour accomplir des tâches telles que chercher un produit à l'arrière d'une étagère encombrée ou se faufiler autour des pièces de moteur d'une voiture pour dévisser un bouchon d'huile.

Aujourd'hui, les ingénieurs du MIT ont mis au point un robot conçu pour prolonger un appendice en forme de chaîne suffisamment flexible pour pouvoir tourner dans toutes les configurations nécessaires, mais suffisamment rigide pour supporter des charges lourdes ou appliquer un couple pour assembler les pièces dans des espaces restreints. Lorsque la tâche est terminée, le robot peut rétracter l'appendice et l'étendre à nouveau, à une longueur et une forme différentes, pour s'adapter à la tâche suivante.

Le design de l'appendice est inspiré de la façon dont les plantes poussent, ce qui implique le transport des nutriments, sous forme fluidisée, jusqu'à la pointe de la plante. Là, ils sont convertis en matériau solide pour produire, petit à petit, une tige de soutien.

De même, le robot consiste en un "point de croissance", ou boîte de vitesses, qui tire une chaîne lâche de blocs imbriqués dans la boîte. Engrenages dans la boîte puis verrouiller les unités de la chaîne ensemble et faire avancer la chaîne, unité par unité, comme un appendice rigide.

Les chercheurs ont présenté le "robot en croissance" inspiré des plantes cette semaine lors de la conférence internationale IEEE sur les robots et systèmes intelligents (IROS) à Macao. Ils envisagent que des pinces, des caméras et d'autres capteurs puissent être montés sur la boîte de vitesses du robot, lui permettant de se faufiler dans le système de propulsion d'un avion et de serrer une vis desserrée ou de saisir un produit et de saisir un produit sans perturber l'organisation des stocks environnants. , entre autres tâches.

"Pensez à changer l'huile de votre voiture", déclare Harry Asada, professeur de génie mécanique au MIT. "Une fois que vous avez ouvert le toit du moteur, vous devez être suffisamment souple pour faire des virages serrés, à gauche et à droite, pour atteindre le filtre à huile, puis suffisamment fort pour tordre le bouchon du filtre à huile pour le retirer."

"Nous avons maintenant un robot qui peut potentiellement accomplir de telles tâches", déclare Tongxi Yan, une ancienne étudiante diplômée du laboratoire d'Asada, qui a dirigé les travaux. "Il peut croître, se rétracter et redevenir différent, afin de s'adapter à son environnement."

L'équipe comprend également Emily Kamienski, étudiante diplômée du MIT, et Seiichi Teshigawara, chercheur invité, qui ont présenté les résultats à la conférence.

Le dernier pied

La conception du nouveau robot est une émanation du travail d'Asada visant à résoudre le "dernier problème d'un pied" – un terme technique se référant à la dernière étape, ou pied, de la tâche ou de la mission d'exploration d'un robot. Même si un robot passe la plupart de son temps à traverser des espaces ouverts, le dernier pied de sa mission peut impliquer une navigation plus agile dans des espaces plus restreints et plus complexes pour mener à bien une tâche.

Les ingénieurs ont mis au point divers concepts et prototypes pour résoudre le dernier problème qui se pose, notamment des robots fabriqués à partir de matériaux tendres en forme de ballon qui se développent comme des vignes pour se faufiler dans des crevasses étroites. Mais Asada dit que de tels robots extensibles ne sont pas assez robustes pour supporter des "effecteurs finaux" ou des ajouts tels que des pinces, des caméras et d’autres capteurs qui seraient nécessaires à la réalisation de la tâche, une fois que le robot s’est vermoulu sa destination.

"Notre solution n'est pas réellement souple, mais une utilisation intelligente de matériaux rigides", explique Asada, professeur d'ingénierie à la Ford Foundation.

Maillons de chaîne

Une fois que l'équipe a défini les éléments fonctionnels généraux de la croissance des plantes, elle a cherché à l'imiter de manière générale, dans un robot extensible.

"La réalisation du robot est totalement différente d'une véritable usine, mais elle présente le même type de fonctionnalité, à un certain niveau abstrait", explique Asada.

Les chercheurs ont conçu une boîte de vitesses représentant le "bout en croissance" du robot, semblable au bourgeon d'une plante, où, lorsque plus de nutriments affluent vers le site, le bout alimente une tige plus rigide. Dans la boîte, ils correspondent à un système d'engrenages et de moteurs, qui fonctionne pour extraire un matériau fluidifié – dans ce cas, une séquence courbée d'unités plastiques imprimées en 3D imbriquées les unes dans les autres, semblable à une chaîne de vélo.

Lorsque la chaîne est introduite dans la boîte, elle tourne autour d’un treuil, qui la fait passer par un second ensemble de moteurs programmés pour verrouiller certaines unités de la chaîne aux unités voisines, créant ainsi un appendice rigide lorsqu’elle sort de la boîte.

Les chercheurs peuvent programmer le robot pour verrouiller certaines unités ensemble tout en laissant les autres déverrouillées, pour former des formes spécifiques ou pour "grossir" dans certaines directions. À titre expérimental, ils ont pu programmer le robot pour qu'il contourne un obstacle à mesure qu'il se déploie ou se développe à partir de sa base.

"Il peut être verrouillé à différents endroits pour être courbé de différentes manières et avoir un large éventail de mouvements", explique Yan.

Lorsque la chaîne est verrouillée et rigide, elle est suffisamment solide pour supporter un poids lourd d’une livre. Si un dispositif de préhension était fixé à la pointe de croissance ou à la boîte de vitesses du robot, les chercheurs ont déclaré que le robot pouvait potentiellement croître suffisamment longtemps pour se faufiler dans un espace étroit, puis appliquer un couple suffisant pour desserrer un boulon ou dévisser un capuchon.

La maintenance automatique est un bon exemple des tâches auxquelles le robot pourrait participer, selon Kamienski. «L’espace sous le capot est relativement ouvert, mais c’est à ce dernier moment que vous devez naviguer autour d’un bloc moteur ou de quelque chose pour accéder au filtre à huile, qu’un bras fixe ne serait pas capable de naviguer. Ce robot pourrait le faire. quelque chose comme ca."

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