fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord, s’inspirant du tatou, ont développé une structure de protection robotique appelée « module de protection morpho-interverrouillé » (morpho-interlocking protective module, MIPM), capable de s’enrouler automatiquement en boule de protection lorsqu’elle détecte une contrainte, afin de protéger les composants électroniques internes ou d’autres charges utiles.
Les robots souples et les dispositifs électroniques flexibles sont souvent fragiles en cours d’utilisation. Cette étude vise à fournir à ces technologies un fonctionnement normal tout en offrant une protection mécanique efficace en cas de besoin. Yong Zhu, professeur émérite Andrew A. Adams au Département de génie mécanique et aérospatial de l’Université d’État de Caroline du Nord (North Carolina State University) et auteur correspondant de l’article, a déclaré que l’objectif de la recherche était précisément de développer une solution permettant aux technologies fragiles de fonctionner normalement tout en étant protégées lorsque nécessaire.
Jianyu Zhou, premier auteur de l’article et chercheur postdoctoral à l’Université d’État de Caroline du Nord, a souligné qu’à l’état relâché, la structure est assez flexible, mais qu’elle peut être activée pour se courber en une structure externe rigide. Cette technologie peut être utilisée pour protéger divers objets, couvrant essentiellement tout ce qu’elle peut enrouler.
Le MIPM est constitué de trois couches de base. La couche externe (exosquelette) est composée d’une série d’écailles incurvées segmentées fabriquées en résine imprimée en 3D. La couche intermédiaire « de détection et d’actionnement » comprend quatre parties : un élastomère à cristaux liquides (LCE) qui se rétracte sous l’effet de la chaleur ; un capteur de déformation en polymère élastique intégrant des nanofils d’argent ; une couche de ruban polyimide qui se dilate sous l’effet de la chaleur ; et une fine couche de tissu conducteur servant de « chauffage ». La couche d’endosquelette est constituée de papier épais plié en une série de nervures qui maintiennent en place une rangée d’« écailles segmentées » en polymère rigide.
Lorsque le capteur de déformation détecte un toucher ou un impact, il envoie un signal à l’unité de contrôle, qui alimente ensuite la couche chauffante. Une fois la couche chauffante montée en température, la couche de LCE se rétracte et la couche de ruban polyimide se dilate, provoquant la courbure de l’ensemble de la structure. Le MIPM finit par s’enrouler en un anneau de protection, l’exosquelette tourné vers l’extérieur.
« Lorsque les couches s’enroulent en cercle, les écailles segmentées de l’endosquelette du MIPM se verrouillent mutuellement, formant un “squelette” interne solide qui renforce la stabilité de la structure », a déclaré Jianyu Zhou.
Lors des tests de validation de concept, le MIPM a fonctionné comme prévu : la couche de capteurs a détecté avec succès l’augmentation de la contrainte et déclenché la transformation en coque de protection. L’étude a également révélé que l’augmentation du nombre d’écailles segmentées dans l’endosquelette améliore considérablement la rigidité et la résistance internes de la structure. Yong Zhu a indiqué qu’un équilibre a été établi entre la segmentation de l’endosquelette et la légèreté de la structure grâce à une conception mécanique guidée. Par exemple, 10 écailles segmentées peuvent supporter une force d’environ 10 newtons.
L’article intitulé « Armadillo-Inspired Active Morphing Skeletons for Soft Machines » a été publié le 27 mai dans la revue en libre accès Science Advances. Les co-auteurs de l’article incluent Weixin Zhou, chercheur postdoctoral à l’Université d’État de Caroline du Nord, les doctorants Seol‐Yee (Jennifer) Lee et Ali Akbari, ainsi que Shuang Wu, ancien doctorant à l’Université d’État de Caroline du Nord et actuellement professeur assistant en génie mécanique à l’Institut de technologie de Floride (Florida Institute of Technology).
Ces travaux de recherche ont été soutenus par la National Science Foundation (subvention n° 2134664) et le Département de la Défense (subvention n° W81XWH-21-1-0185).
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