Si vous avez déjà joué au jeu de la griffe dans une arcade, vous savez à quel point il est difficile de saisir et de tenir des objets à l’aide de pinces robotiques. Imaginez à quel point ce jeu serait plus éprouvant pour les nerfs si, au lieu d’animaux en peluche, vous essayiez d’attraper un morceau fragile de corail en voie de disparition ou un artefact inestimable d’un navire coulé.
Un gros plan des filaments de la pince s’enroulant autour d’un objet. Crédit : Harvard Microrobotics Lab/Harvard SEAS
La plupart des préhenseurs robotiques d’aujourd’hui s’appuient sur des capteurs intégrés, des boucles de rétroaction complexes ou des algorithmes d’apprentissage automatique avancés, combinés aux compétences de l’opérateur, pour saisir des objets fragiles ou de forme irrégulière. Mais les chercheurs du École d’ingénierie et de sciences appliquées Harvard John A. Paulson (SEAS) ont démontré un moyen plus simple.
S’inspirant de la nature, ils ont conçu un nouveau type de pince robotique douce qui utilise une collection de tentacules minces pour emmêler et piéger des objets, de la même manière que les méduses collectent des proies étourdies. Seuls, les tentacules individuels, ou filaments, sont faibles. Mais ensemble, la collection de filaments peut saisir et maintenir en toute sécurité des objets lourds et de forme étrange. La pince repose sur un simple gonflage pour s’enrouler autour des objets et ne nécessite pas de détection, de planification ou de contrôle de rétroaction.
La recherche a été publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS).
La pince s’enroulant autour d’une succulente. Crédit : Harvard Microrobotics Lab/Harvard SEAS
« Avec cette recherche, nous voulions réinventer la façon dont nous interagissons avec les objets », a déclaré Kaitlyn Becker, ancienne étudiante diplômée et boursière postdoctorale à SEAS et première auteure de l’article. « En tirant parti de la conformité naturelle de la robotique douce et en l’améliorant avec une structure conforme, nous avons conçu une pince qui est supérieure à la somme de ses parties et une stratégie de préhension qui peut s’adapter à une gamme d’objets complexes avec un minimum de planification et de perception. .”
Becker est actuellement professeur adjoint de génie mécanique au MIT.
La force et l’adaptabilité du préhenseur proviennent de sa capacité à s’emmêler avec l’objet qu’il tente de saisir. Les filaments longs d’un pied sont des tubes creux en caoutchouc. Un côté du tube a un caoutchouc plus épais que l’autre, donc lorsque le tube est sous pression, il s’enroule comme une queue de cochon ou comme des cheveux lissés un jour de pluie.
Les boucles se nouent et s’emmêlent les unes avec les autres et avec l’objet, chaque enchevêtrement augmentant la force de la prise. Alors que la prise collective est forte, chaque contact est individuellement faible et n’endommagera pas même l’objet le plus fragile. Pour libérer l’objet, les filaments sont simplement dépressurisés.
Les chercheurs ont utilisé des simulations et des expériences pour tester l’efficacité de la pince, en ramassant une gamme d’objets, y compris diverses plantes d’intérieur et jouets. La pince pourrait être utilisée dans des applications réelles pour saisir des fruits et légumes mous pour la production et la distribution agricoles, des tissus délicats dans des environnements médicaux, même des objets de forme irrégulière dans des entrepôts, tels que de la verrerie.
Cette nouvelle approche de la saisie combine Professeur L. Mahadevan la recherche sur la mécanique topologique des filaments enchevêtrés avec du professeur Robert Wood la recherche sur préhenseurs robotiques souples.
« L’enchevêtrement permet à chaque filament hautement conforme de se conformer localement à un objet cible conduisant à une prise topologique sûre mais douce qui est relativement indépendante des détails de la nature du contact », a déclaré Mahadevan, professeur Lola England de Valpine de mathématiques appliquées à SEAS, et de la biologie de l’organisme et de l’évolution, et de la physique dans le SAF et co-auteur correspondant de l’article.
« Cette nouvelle approche de la préhension robotique complète les solutions existantes en remplaçant les pinces simples et traditionnelles qui nécessitent des stratégies de contrôle complexes par des filaments extrêmement conformes et morphologiquement complexes qui peuvent fonctionner avec un contrôle très simple », a déclaré Wood, professeur d’ingénierie Harry Lewis et Marlyn McGrath. et sciences appliquées et co-auteur correspondant de l’article. « Cette approche élargit la gamme de ce qu’il est possible de saisir avec les pinces robotisées. »
La recherche a été co-écrite par Clark Teeple, Nicholas Charles, Yeonsu Jung, Daniel Baum et James C. Weaver. Il a été soutenu en partie par l’Office of Naval Research, sous subvention N00014-17-1- 206 et la National Science Foundation sous subventions EFRI-1830901, DMR-1922321, DMR-2011754, DBI-1556164, et EFMA-1830901, le Fondation Simons et le Fonds Henri Seydoux.
Écrit par Leah Burrows
La source: Harvard MERS
