Des chercheurs de l'Université de Kanazawa ont récemment développé un système de réduction de friction basé sur un effet lubrifiant, qui pourrait avoir d'intéressantes applications en robotique douce. Leur système, présenté dans un article publié dans Taylor &Francis' Robotique avancée journal, pourrait aider au développement de robots capables de manipuler efficacement des objets dans des conditions sèches et humides.

"Notre texture de surface ou peau précédemment développée pour les mains robotiques douces offre une friction élevée dans des conditions sèches et humides, " Tetsuyou Watanabe, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, a déclaré TechXplore. "Toutefois, ce frottement élevé rend plusieurs styles de manipulation (y compris le relâchement et le glissement) difficiles. Dans certains cas, un objet saisi colle à la surface. Pour surmonter ce problème, nous avons développé un nouveau système de réduction de friction utilisant des lubrifiants."

Lors du développement de leur système, Watanabe et ses collègues se sont inspirés du comportement humain. Ils ont observé que dans les supermarchés, les gens se lèchent souvent les doigts pour ouvrir des sacs ou des contenants en plastique. Des actions similaires sont également effectuées lorsque vous essayez de ramasser des feuilles de papier ou de tourner les pages d'un livre.

Les chercheurs ont découvert que ce comportement de « léchage des doigts » est particulièrement courant chez les personnes d'âge moyen ou âgées, car le vieillissement conduit généralement à une peau sèche. Plus jeunes gens, d'autre part, n'ont souvent pas besoin de se lécher les doigts lorsqu'ils essaient de manipuler du plastique ou du papier, car ils peuvent contrôler automatiquement la friction de la peau via les mécanismes de sueur de leur corps.

"Bien sûr, le but du léchage des doigts est d'obtenir une friction élevée, et totalement différent de notre objectif (i.e. réduction des frottements), " dit Watanabe. " Cependant, normalement, le but des lubrifiants est de réduire la friction dans les systèmes mécaniques. Ainsi, nous avons envisagé la possibilité d'un système de réduction de la friction similaire au contrôle de la sueur chez l'homme."

Les chercheurs ont construit un bout de doigt robotique qui a des fentes à sa surface. Lorsque des lubrifiants (par exemple de l'éthanol) sont injectés autour des limites de ces fentes, ils imprègnent toute la surface, par capillarité.

« Nous avons utilisé la surface mince, y compris la texture, et le système fonctionne non seulement sur des corps rigides mais aussi déformables sans perte d'adaptabilité à la forme d'un objet, " dit Watanabe. " Par conséquent, le principal avantage de notre système est que le frottement de surface peut être contrôlé tout en maintenant la déformabilité et l'adaptabilité de la surface. Cela signifie que le système développé peut être fixé sur des robots avec des corps mous."

Dans les années récentes, l'utilisation de corps mous est devenue de plus en plus populaire en robotique, en raison de leur grande déformabilité et adaptabilité. Par exemple, les robots mous peuvent se déplacer plus librement dans leur environnement, sans présenter de dommages importants en heurtant des murs ou des obstacles. En outre, les mains robotiques douces peuvent s'adapter à la forme d'un objet tout en le saisissant, ce qui permet des stratégies de manipulation plus avancées.

"Un autre avantage clé de notre système est qu'il fonctionne à la fois dans des conditions sèches et humides, " a ajouté Watanabe. " Il est donc très utile pour les robots qui travaillent dans des environnements humains, car les travaux ménagers sont effectués dans ces deux conditions.

Les chercheurs ont intégré leur système dans un bout de doigt robotique et évalué ses performances dans une série d'expériences impliquant la saisie et la libération d'objets. Leurs résultats suggèrent que la technique de lubrification qu'ils ont développée peut réduire efficacement la friction dans des conditions humides et sèches.

"Comme vous pouvez l'imaginer d'après le comportement humain consistant à se lécher les doigts, l'eau peut augmenter la friction et dans certains cas permettre à la peau de coller aux surfaces, " dit Watanabe. " En revanche, l'éthanol réduit la friction. Le facteur important pour la réduction du frottement est le coefficient d'étalement étroitement associé aux forces capillaires (c'est-à-dire la tension superficielle)."

Dans ce contexte, une faible force capillaire entraîne la diffusion facile du liquide à travers une surface. En utilisant de l'éthanol, qui a une faible force capillaire, les chercheurs ont pu réduire la friction et étaler facilement le lubrifiant sur toute la surface du bout du doigt. Un autre avantage de l'éthanol est sa volatilité élevée, ce qui réduit considérablement le temps de contact.