Même les pieuvres comprennent l'importance des coudes. Quand ces spongieux, les céphalopodes aux membres lâches doivent effectuer un mouvement précis, comme guider la nourriture dans leur bouche, les muscles de leurs tentacules se contractent pour créer une articulation révolutionnaire temporaire. Ces articulations limitent l'instabilité du bras, permettant des mouvements plus contrôlés.

Maintenant, des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ont montré comment une structure multicouche peut permettre aux robots d'imiter la cinématique de la pieuvre, créer et éliminer des joints sur commande. La structure peut également permettre aux robots de modifier rapidement leur rigidité, amortissement, et dynamique.

La recherche a été publiée dans deux articles dans Matériaux fonctionnels avancés et Lettres de robotique et d'automatisation IEEE .

"Cette recherche aide à combler le fossé entre la robotique douce et la robotique rigide traditionnelle, " dit Yashraj Narang, premier auteur des deux études et étudiant diplômé à SEAS. "Nous pensons que cette classe de technologie peut favoriser une nouvelle génération de machines et de structures qui ne peuvent pas simplement être classées comme souples ou rigides."

La structure est étonnamment simple, constitué de plusieurs couches de matériau souple enveloppées dans une enveloppe en plastique et reliées à une source de vide. Sans vide, la structure se comporte exactement comme on peut s'y attendre, pliant, torsion et flop sans tenir la forme. Mais lorsqu'un vide est appliqué, il devient rigide et peut contenir des formes arbitraires, et il peut être moulé dans des formes supplémentaires.

Cette transition est le résultat d'un phénomène appelé brouillage laminaire, dans lequel l'application d'une pression crée un frottement qui couple fortement un groupe de matériaux flexibles.

"Les forces de frottement générées par la pression agissent comme de la colle, " a déclaré Narang. "Nous pouvons contrôler la rigidité, amortissement, cinématique, et dynamique de la structure en changeant le nombre de couches, régler la pression qui lui est appliquée, et en ajustant l'espacement entre plusieurs piles de couches."

L'équipe de recherche, qui comprenait également Robert Howe, le professeur d'ingénierie Abbott et James Lawrence, Joost Vlassak, le professeur Abbott et James Lawrence de génie des matériaux, et Alperen Degirmenci, un étudiant diplômé en SEAS, a largement modélisé le comportement mécanique du brouillage laminaire pour mieux contrôler ses capacités.

Prochain, ils ont construit des appareils du monde réel en utilisant les structures, comprenant une pince à deux doigts qui, sans vide, pourrait s'enrouler et s'accrocher à de gros objets et, avec un vide, pourrait pincer et retenir de petits objets de la taille d'une bille.

Les chercheurs ont également démontré les capacités de la structure en tant qu'amortisseurs en les attachant à un drone comme train d'atterrissage. L'équipe a réglé la rigidité et l'amortissement des structures pour absorber l'impact de l'atterrissage.

La structure est une preuve de concept qui pourrait avoir de nombreuses applications dans le futur, des robots chirurgicaux aux appareils portables et haut-parleurs flexibles.

"Nos travaux ont expliqué le phénomène de brouillage laminaire et montré comment il peut apporter aux robots un comportement mécanique très polyvalent, " dit Howe, auteur principal de l'article. "Nous pensons que cette technologie aboutira à terme à des robots capables de changer d'état entre soft, dispositifs continus qui peuvent interagir en toute sécurité avec les humains, et rigide, dispositifs discrets qui peuvent répondre aux exigences de l'automatisation industrielle."