Un robot imprimé en une seule pièce, sans électronique, qui marche dès sa fabrication : c’est ce qu'est parvenu à réaliser le Bioinspired Robotics Laboratory de l’université de Californie à San Diego. Conçu pour fonctionner grâce à une simple cartouche de gaz comprimé, ce robot à six pattes ne nécessite aucun composant rigide ni système électronique pour se déplacer.
Des circuits pneumatiques à la place des puces
Le cœur du système repose sur un circuit oscillant pneumatique, inspiré du fonctionnement des moteurs à vapeur. Ce mécanisme envoie de l’air comprimé à intervalles réguliers pour activer les parties souples du robot et coordonner le mouvement de ses pattes. Les six pattes bougent avec quatre degrés de liberté (haut/bas et avant/arrière), ce qui permet au robot de marcher en ligne droite, sans contrôle extérieur.
L’ensemble du robot, y compris ses muscles artificiels et son système de contrôle, est fabriqué en une seule impression avec un matériau souple. Un contrôleur manuel peut être utilisé pour choisir la direction du mouvement du robot en ajustant les entrées du circuit pneumatique et le robot peut également répondre aux signaux environnementaux détectés par des capteurs tactiles intégrés. Ces capteurs influencent le circuit pneumatique pour modifier la direction ou ajuster les mouvements.
Les comportements de ces robots peuvent également être “programmés mécaniquement” dans le design des circuits pneumatiques. Par exemple, le SkySweeper, conçu pour simplifier l’inspection des lignes électriques, ressemble à une paire de ciseaux se déplaçant sur un câble.
Ce procédé d’impression 3D avait déjà été utilisé par l’équipe en 2023 pour créer une pince robotique sans électronique. Le principal défi a été d’intégrer toutes les fonctions mécaniques dans une structure d’un seul tenant, sans avoir recours à des assemblages complexes.
Il ne s’agit pas du premier robot imprimé en 3D. En janvier 2024, par exemple, l’Institut italien de technologie (IIT) à Gênes a développé FiloBot, un robot inspiré des plantes grimpantes capable de croître et de “s’auto-modeler” en 3D (lire Qant du 22 janvier 2024). Mais les chercheurs californiens ont privilégié une approche radicalement minimaliste. Ils ont utilisé une imprimante 3D de bureau et un matériau d’impression standard, accessible dans le commerce. Chaque robot ne coûte qu’environ 20 dollars à produire, ce qui en fait une solution à la fois robuste, économique et facilement reproductible.
Marcher dehors, dans l’eau, et sans fil
Testé en laboratoire, le robot a démontré une capacité à fonctionner en continu pendant trois jours, lorsqu’il est alimenté par une source d’air sous pression. Il a également prouvé sa mobilité en extérieur, en se déplaçant de manière autonome sur des surfaces variées telles que du gazon ou du sable, et même en milieu aquatique.
Ces caractéristiques font de ce robot un candidat pour les missions dans des environnements extrêmes, là où les composants électroniques traditionnels deviennent inopérants : zones à forte radiation, espaces à risque d’explosion, ou encore missions d’exploration spatiale ou de réponse aux catastrophes.
L’étape suivante pour les chercheurs consiste à intégrer la réserve de gaz directement dans le robot, afin de le rendre totalement autonome. L’équipe explore également l’utilisation de matériaux recyclables ou biodégradables, ainsi que l’ajout de manipulateurs comme des pinces.
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