Jump RoACH : ces cafards qui rampent et sautent à plus d’un mètre de haut

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A l’occasion du salon de la robotique et de l’automation ICRA qui s’est tenu à Stockholm le mois dernier, des chercheurs de l’Université Nationale de Séoul et du Laboratoire de Biomimétisme de l’Université de Berkeley ont dévoilé un prototype de robot cafard capable de stocker de l’énergie et de surmonter des obstacles en sautant par dessus.

Les avancées dans le domaine de la robotique biomimétique sont nombreuses. Certains s’intéressent aux drones, d’autres aux robots terrestres à pattes ou aux robots à roues. Mais tous semblent avoir un objectif commun. Ils réfléchissent tous à des moyens de surmonter des obstacles et différents types de terrains, comme les robots-cafards qui collaborent pour grimper des marches, ou bien encore le drone mi-insecte mi-oiseau de Stanford. La plupart cherchent d’ailleurs à faire converger les différentes modes de déplacements pour créer des robots tout-terrains. Il en va de même pour cette équipe réunissant des chercheurs du Laboratoire de Systèmes Biomimétiques de Berkeley et du Laboratoire de Biorobotique de la SNU de Séoul.

Jump RoACH est en fait un robot Dash amélioré par leurs soins. Il comporte un nouveau module composé d’un déclencheur et d’un dispositif de stockage d’énergie.  Le système est ainsi composé d’une structure Dash (16 grammes), de latex, de tiges de carbone, d’une batterie Li-Po (5,3 g), d’articulations inspirées de nos genoux et d’un petit moteur de saut (11 grammes). Le tout pour 10 centimètres de long et 59,4 grammes seulement.

Dans un article de recherche publié dans la revue IEEE, l’équipe démontre comment elle parvient à contrôler la trajectoire de saut de son robot sauteur-rampant. Pour y arriver, ils ont mis au point un nouveau module de stockage d’énergie en grande quantité mais de taille réduite pour permettre au robot de déployer sa force emmagasinée par ses ressorts et ce quand bon lui semble. Car à la différence des habituels robot sauteurs, Jump ROach est doté d’un déclencheur et est capable de réaliser des sauts répétés et dont la puissance est contrôlable, ce qui permet in extenso de contrôler sa trajectoire et ses déplacements avec une précision inégalée. Car le déclencheur de déploiement des forces est lui-même ajustable grâce à un simple moteur DC.

schéma fonctionnement jump roach

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Pour parvenir à stocker une quantité importante d’énergie, les chercheurs n’ont pas opté pour de l’acier à ressort qui est normalement d’usage, mais plutôt pour du caoutchouc, réputé pour sa densité énergétique. Ils ont donc testé différents types d’élastomères, à commencer par le polyuréthane qui a la plus grande densité énergétique (et donc des sauts plus grands) mais dont la fiabilité fait défaut à cause de sa grande hystérésis. Après le silicone et la résiline, c’est le latex qui a finalement été retenu. Moins dense en énergie, le latex offre cependant une élasticité plus intéressante avec une hystérésis élastique plus petite, c’est à dire qu’il ne se déforme que très peu après avoir été étiré.

La nouveauté réside donc dans la combinaison d’un dispositif de stockage d’énergie qui peut stocker jusqu’à 1,4 joules et d’un déclencheur ajustable qui permet de convertir au moins 80% de l’énergie stockée en énergie cinétique bien réelle. Grâce à cette invention, Jump ROach est en mesure de surmonter des obstacles de plus de 80 cm, et de sauter jusqu’à 1,60 m de hauteur à la verticale, et ce en moins de 30 ms. Et si jamais le robot venait à atterrir sur son dos, il peut ouvrir sa carapace pour se remettre sur ses pattes.

Prochaine étape ? Mettre de vraies ailes sous cette coquille de cafard.

Crédits photos : Evan Ackerman/IEEE Spectrum.


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