Traditionnellement, les corps souples des robots coexistaient avec des composants électroniques rigides à des fins de perception. L’étude menée par cette équipe de recherche introduit une nouvelle approche pour surmonter cette limitation en créant des analogues souples de capteurs et de vannes de régulation fonctionnant sans électricité. La pièce en forme de tube qui en résulte remplit une double fonction : détecter les stimuli externes et contrôler avec précision le mouvement de conduite en utilisant uniquement la pression de l’air. En éliminant le besoin de composants dépendants de l’électricité, ces vannes entièrement souples permettent un fonctionnement sûr sous l’eau ou dans des environnements où les étincelles peuvent présenter des risques, tout en réduisant simultanément le poids des systèmes robotiques. De plus, chaque composant est bon marché, à environ 800 Won.

« Les robots mous précédents avaient des corps flexibles mais reposaient sur des pièces électroniques dures pour les capteurs de détection de stimulus et les unités de commande », a expliqué le professeur Kim. « Notre étude se concentre sur la fabrication de capteurs et de pièces de commande d’entraînement à l’aide de matériaux souples. »

L’équipe de recherche a présenté diverses applications utilisant cette technologie révolutionnaire. Ils ont créé des pinces universelles capables de ramasser délicatement des objets fragiles tels que des chips, évitant ainsi les bris causés par une force excessive exercée par les mains rigides des robots conventionnels. De plus, ils ont utilisé avec succès ces composants entièrement souples pour développer des robots portables d’assistance au coude conçus pour réduire la charge musculaire causée par des tâches répétitives ou des activités intenses impliquant des mouvements des bras. Le support de coude s’ajuste automatiquement en fonction de l’angle auquel le bras d’un individu est plié – une avancée majeure contribuant à une diminution moyenne de 63 % de la force exercée sur le coude lors du port du robot.

La valve souple fonctionne en utilisant le flux d’air dans une structure en forme de tube. Lorsqu’une tension est appliquée à une extrémité du tube, un fil enroulé en hélice à l’intérieur le comprime, contrôlant l’entrée et la sortie de l’air. Ce mouvement en accordéon permet des mouvements précis et flexibles sans dépendre de l’énergie électrique.

De plus, l’équipe de recherche a confirmé qu’en programmant différentes structures ou nombres de fils dans le tube, elle pouvait contrôler avec précision les variations du débit d’air. Cette programmabilité permet des ajustements personnalisés pour répondre à des situations et à des exigences spécifiques, offrant ainsi une flexibilité dans la réponse de l’unité d’entraînement, même avec des forces externes constantes appliquées à l’extrémité du tube.

« Ces composants nouvellement développés peuvent être facilement utilisés en utilisant uniquement la programmation matérielle, éliminant ainsi les appareils électroniques », a exprimé le professeur Bae avec enthousiasme à propos de ce développement. « Cette avancée contribuera de manière significative aux progrès de divers systèmes portables. »

Cette technologie révolutionnaire de vannes souples marque une étape importante vers des robots entièrement souples et sans électronique, capables de fonctionner de manière autonome – une étape cruciale pour améliorer la sécurité et l’adaptabilité dans de nombreux secteurs.

Ce travail a été soutenu par diverses organisations, notamment la Fondation nationale coréenne de la recherche (NRF), l’Institut coréen des sciences des matériaux (KIMS) et l’Institut coréen d’évaluation des technologies industrielles (KEIT).