Actionneurs linéaires enroulés pour la robotique douce

Jul 12, 2023

Université du nord de l'Arizona, Flagstaff

Dans le domaine de la robotique, les chercheurs recherchent en permanence les moyens les plus rapides, les plus puissants, les plus efficaces et les moins coûteux d'actionner des robots pour qu'ils effectuent les mouvements nécessaires à l'exécution des fonctions prévues.

La quête de nouvelles et meilleures technologies d'actionnement et de robotique "douce" est souvent basée sur les principes de la biomimétique, dans laquelle les composants de la machine sont conçus pour imiter le mouvement des muscles humains et, idéalement, pour les surpasser. Malgré les performances des actionneurs comme les moteurs électriques et les pistons hydrauliques, leur forme rigide limite leur déploiement. Alors que les robots passent à des formes plus biologiques et que les gens demandent plus de prothèses biomimétiques, les actionneurs doivent évoluer.

Les chercheurs ont développé une technologie de muscle artificiel haute performance qui permet un mouvement plus humain en raison de sa flexibilité et de son adaptabilité. Ils appellent les actionneurs "cavatappi" muscles artificiels, en raison de leur ressemblance avec les pâtes cavatappi.

En raison de leur structure enroulée (hélicoïdale), les actionneurs peuvent générer plus de puissance, ce qui en fait une technologie idéale pour les applications de bio-ingénierie et de robotique. Dans les travaux initiaux de l'équipe, ils ont démontré que les muscles artificiels cavatappi présentent des mesures de travail et de puissance spécifiques dix et cinq fois plus élevées que les muscles squelettiques humains, respectivement, et à mesure qu'ils poursuivent leur développement, ils s'attendent à produire des niveaux de performance encore plus élevés.

Les muscles artificiels cavatappi sont basés sur des actionneurs en polymère torsadé (TPA), qui étaient puissants, légers et peu coûteux lors de leur introduction. cependant, ils étaient également très inefficaces et lents à actionner car ils devaient être chauffés et refroidis. De plus, leur efficacité n'est que d'environ 2 %. Les nouveaux actionneurs cavatappi utilisent un fluide sous pression pour s'actionner, ce qui leur permet de réagir beaucoup plus rapidement ; par conséquent, ils sont beaucoup plus susceptibles d'être adoptés. Ils démontrent également une efficacité contractile allant jusqu'à environ 45 %, ce qui est très élevé dans le domaine de l'actionnement doux.

La technologie pourrait être utilisée dans des applications de robotique douce, des actionneurs robotiques conventionnels tels que des robots marcheurs, ou potentiellement dans des technologies d'assistance telles que des exosquelettes ou des prothèses.

Les travaux futurs incluront l'utilisation de muscles artificiels cavatappi dans de nombreuses applications en raison de leur simplicité ainsi que de leur faible coût, de leur légèreté, de leur flexibilité, de leur efficacité et de leurs propriétés de récupération d'énergie de déformation, entre autres avantages.

Pour plus d'informations, contactez Northern Arizona University Communications à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer Javascript pour le voir.; 928-523-2282.

Cet article est paru pour la première fois dans le numéro d'août 2021 de Motion Design Magazine.

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