Les ingénieurs en robotique fabriquent des cafards cyborg, des mouches robots et plus encore

Les robots lourds sont limités dans ce qu’ils peuvent faire. Construire des robots plus petits et plus agiles, similaires à la façon dont les insectes se déplacent et fonctionnent, pourrait considérablement étendre les capacités des robots.

« Si nous pensons aux travaux d’insectes que les animaux ne peuvent pas faire, cela nous incite à réfléchir à ce que les petits robots peuvent faire, ce que les plus gros robots ne peuvent pas », a déclaré Kevin Chen, professeur adjoint de génie électrique au MIT.

Google forme ses robots pour qu’ils ressemblent davantage à des humains

La plupart des développements sont dans la phase de recherche, des années de commercialisation. Mais ils offrent des solutions tentantes à toute une gamme d’industries, y compris les interventions d’urgence, l’agriculture et l’énergie.

Les experts ont déclaré que la recherche est rapide pour plusieurs raisons. Les capteurs électroniques deviennent de plus en plus petits et meilleurs, en grande partie grâce à la recherche sur les montres intelligentes. Les technologies de fabrication ont évolué, facilitant la fabrication de petites pièces. La technologie des petites batteries s’améliore également.

Mais il reste encore de nombreux défis. Les petits robots ne peuvent pas copier la charge de travail d’un robot plus grand. Bien que les batteries soient améliorées, elles doivent être plus petites et plus puissantes. Les pièces miniatures qui convertissent l’énergie en mouvement automatisé, appelées actionneurs, doivent devenir plus efficaces. Les capteurs doivent être plus légers.

« Nous commençons par examiner comment les insectes résolvent ces problèmes, et nous réalisons des progrès significatifs », a déclaré Sawyer B. Fuller, professeur adjoint qui dirige le laboratoire autonome de robotique des insectes de l’Université de Washington. « Mais il y a beaucoup de choses… que nous n’avons pas encore. »

Une grande partie de la recherche sur la robotique des insectes peut être décomposée en quelques domaines, ont déclaré les chercheurs. Certains scientifiques construisent un robot entier pour imiter le mouvement et la taille de vrais insectes, tels que les abeilles et les punaises. D’autres mettent de l’électronique et contrôlent des insectes vivants, créant essentiellement des cyborgs (des êtres à la fois organiques et mécaniques). Alors que certains expérimentent un hybride – connecter des parties d’un insecte vivant, comme des antennes, à un robot.

Les ingénieurs en robotique ont commencé à chercher des insectes pour s’inspirer il y a environ 10 à 15 ans. A cette époque, seuls quelques laboratoires de recherche l’étudiaient. « Il y a dix ans, je pense honnêtement que cela ressemblait plus à de la science-fiction », a déclaré Chen.

Mais au fil des ans, de plus en plus de chercheurs sont entrés dans l’espace, en grande partie grâce aux progrès de la technologie. Chen a ajouté qu’une grande partie de l’activité a été tirée par les développements des fibres de carbone et des lasers, qui peuvent créer « des caractéristiques très intéressantes et des structures complexes » à petite échelle.

Les capteurs électroniques se sont également améliorés, en grande partie parce que les smartphones et les montres intelligentes ont stimulé la recherche pour fabriquer des pièces électroniques plus petites.

« Si vous pensez à votre smartphone, il y a de nombreux capteurs à l’intérieur », a déclaré Chen. « Vous pouvez vraiment tirer parti d’un grand nombre de ces capteurs ou mettre ces capteurs dans des robots à petite échelle. »

Kenjiro Fukuda, chercheur au Riken Institute for Thin Devices au Japon, dirige une équipe qui attache des capteurs imprimés en 3D au sifflement des grillons de Madagascar. Les capteurs agissent comme un petit sac à dos contenant des panneaux solaires pour l’alimentation ; Un capteur à dents bleues pour la télécommande et les ordinateurs spécialisés se connecte à l’abdomen du cafard et envoie de petits chocs pour le diriger vers la gauche ou la droite.

Fukuda envisage ces cafards cyborgs aidant en cas d’urgence, comme un tremblement de terre. Il a dit que les survivants pourraient être sous les décombres et difficiles à voir à l’œil nu.

Les cafards peuvent être contrôlés à distance, les relâchant dans les décombres à l’aide de capteurs de dioxyde de carbone et de caméras sur le dos, aidant à trouver les personnes ayant besoin d’être secourues.

« Les grandes personnes ne peuvent pas entrer dans les décombres », a déclaré Fukuda. « De petits insectes ou de petits robots peuvent faire ça. »

Fukuda a déclaré qu’il pourrait également appliquer cette approche à d’autres insectes à grosses coquilles, tels que les coléoptères et les cigales. Mais plusieurs améliorations doivent être apportées à la conception de la batterie et à la quantité d’énergie consommée par les pièces avant que cette solution puisse être déployée dans la vie réelle, a-t-il déclaré.

Quand il s’agit de cyborgs, tout le monde n’est pas excité. Jeff Sebo, professeur de bioéthique animale à l’Université de New York, a déclaré qu’il craignait que les insectes vivants ne se sentent contrôlés par les humains alors qu’ils transportent une technologie lourde. Il a dit qu’il n’est pas clair s’ils ressentent de la douleur ou de la détresse à cause de cela, mais cela ne signifie pas que les humains devraient l’ignorer.

« Nous ne nous soucions même pas du bout des lèvres de leur bien-être ou de leurs droits », a-t-il déclaré. « Nous ne suggérons même pas qu’il existe des lois, des politiques ou des commissions d’examen en place afin que nous puissions essayer sans relâche de minimiser le mal que nous leur imposons. »

Chen fabrique des robots volants à partir d’insectes éclairs. Ce sont des machines entièrement automatisées qui imitent la façon dont les insectes se déplacent, communiquent et volent.

Inspirée par la façon dont les éclairs utilisent l’électroluminescence pour briller et communiquer dans la vie réelle, l’équipe de Chen a construit des muscles de vol artificiels souples qui contrôlent les ailes du robot et émettent une lumière colorée lorsqu’il vole.

Cela pourrait permettre à un essaim de ces robots de communiquer entre eux et pourrait être utilisé pour polliniser les cultures dans des fermes verticales ou même dans l’espace, a déclaré Chen.

« Si je voulais faire pousser des cultures dans l’espace, [I want] Pollinisation », a-t-il déclaré. « Dans ce scénario, un robot volant serait beaucoup plus pratique que d’envoyer des abeilles. »

Fuller a déclaré qu’il regardait les insectes lorsqu’il fabriquait de petits robots, car c’était tellement mieux que de se fier à son imagination. « Vous voyez des insectes faire des choses folles que vous ne pourriez pas faire à un niveau humain », a-t-il déclaré. « Nous examinons simplement comment les insectes font cela. »

L’équipe de Fuller travaille à la construction d’une mouche robotique. Semblables aux cafards cyborg, les mouches peuvent être utilisées pour des missions de recherche et de sauvetage. Ils peuvent également être libérés pour voler et rechercher des fuites de produits chimiques dans l’air ou des fissures dans l’infrastructure des pipelines.

« Vous ouvrez un sac et ces petites mouches robots volent », a-t-il déclaré. « Ensuite, une fois que vous savez où se trouve la fuite, vous pouvez la corriger. »

Fuller a déclaré qu’il reconnaissait qu’il y avait un long chemin à parcourir avant que ses robots puissent le faire. Il serait difficile de miniaturiser tous les capteurs, blocs d’alimentation et pièces nécessaires aux robots pour transmettre des données et les renvoyer aux équipes. Fabriquer des batteries suffisamment petites mais suffisamment puissantes pour alimenter des travaux robotiques est un défi de taille. Les robots stables qui peuvent battre des ailes mais qui transportent également des capteurs nécessitent davantage de recherche en matière de conception.

Malgré les difficultésEt le Les scientifiques travaillent également à prendre des parties d’un insecte vivant, comme les antennes d’un papillon de nuit, et à les attacher à un robot qui pourrait un jour en lire les données, a-t-il déclaré. Il a déclaré que cette méthode hybride pourrait être un endroit idéal pour les chercheurs en robotique des insectes.

« Je pense que c’est la voie à suivre », a ajouté Fuller. « Prenez les éléments de biologie qui fonctionnent déjà bien et faites le reste de manière automatisée. »