Shakurur Rahman
Étudiant au doctorat en génie mécanique
Université McGill
Publication primée : Zero-Power Shape Retention in Soft Pneumatic Actuators with Extensional and Bending Multistability
Publiée dans : Advanced Functional Materials
Résumé
Au cours de la dernière décennie, les robots souples ont suscité un intérêt croissant du fait de leur capacité intrinsèque à interagir avec les humains ou objets fragiles sans danger, ainsi qu’à s’adapter facilement à des environnements extrêmes et variables. Ces caractéristiques les rendent adaptés aux applications telles que les dispositifs d’assistance médicale, les robots de recherche et de sauvetage et autres préhenseurs souples. La majorité des robots souples sont actionnés par une pression pneumatique appliquée à un réseau de canaux fluidiques, déclenchant ainsi leur déformation dans la forme cible souhaitée pour effectuer des tâches essentielles. Lors de la décharge de pression, ces robots retrouvent rapidement leur forme initiale. Cela implique que leur configuration fonctionnelle et déformée ne peut être conservée que sous une alimentation continue en pression, une exigence qui atteste d’une utilisation peu efficace de la ressource énergétique. De plus, en cas de fuites ou de pannes de courant, les robots gonflables s’arrêtent brusquement de fonctionner, ce qui peut potentiellement entraîner des conséquences néfastes sur les objets fragiles avec lesquels ils interagissent, sur l’environnement et même sur les humains. Dans cette étude, Shakurur Rahman et ses collègues introduisent un nouveau paradigme de conception pour les actionneurs pneumatiques souples qui permet une rétention de forme à pression nulle pour des trajectoires combinant extension et flexion, l’un des modes de déformation les plus courants, pourtant inaccessible par les actionneurs pneumatiques existants dans la littérature. Sous l’effet d’une actuation pneumatique appliquée par un seul tube d’admission, l’actionneur proposé se déploie dans sa configuration déformée, qui est maintenue à pression nulle même après le retrait de la source de pression. Pour permettre une fonctionnalité entièrement réversible, l’actionneur revient dans sa configuration initiale uniquement sous vide pneumatique. Le paradigme de conception est démontré pour réaliser un bras robotique souple capable de se verrouiller dans les états de courbure souhaités à puissance nulle, et une pince qui fonctionne en toute sécurité avec une résistance à la perforation pour saisir et maintenir des objets de différentes formes et tailles. L’étude ouvre la voir vers de futurs développements pour les robots souples économes en énergie, notamment : i) plusieurs degrés de liberté tels que la torsion pour augmenter davantage l’amplitude de mouvement utile, et ii) le déploiement séquentiel, dans lequel l’ordre de déploiement de sections spécifiques de l’actionneur est totalement contrôlé afin d’éviter les obstacles.