Un robot biohybride à deux pattes exploite les muscles vivants pour des mouvements doux et silencieux

Un robot biohybride à deux pattes exploite les muscles vivants pour des mouvements doux et silencieux

Des chercheurs de l’Université de Tokyo ont créé un robot biohybride à deux pattes, combinant un squelette artificiel et des muscles biologiques, capable de marcher et de pivoter sous l’eau. Les robots biohybrides typiques peuvent se déplacer en lignes droites ou effectuer de grands virages, mais ont du mal à effectuer des mouvements plus fins dans des espaces plus petits. Cela les rend impropres à une utilisation dans des zones comportant de nombreux obstacles, comme dans les opérations de recherche et de sauvetage. Le nouveau robot peut pivoter sur un pied, ce qui lui permet de tourner dans un petit cercle. À l’heure actuelle, il ne peut fonctionner que sous l’eau, car le muscle cultivé en laboratoire sèche rapidement lorsqu’il est exposé à l’air, perdant ainsi son efficacité. Cependant, les chercheurs prévoient qu’il serait possible de créer de futures itérations capables de marcher sur terre, en utilisant des muscles plus épais dotés de leurs propres réserves de nutriments et en les recouvrant éventuellement d’une peau artificielle.

Si je vous demande d’imaginer un robot fait de muscles vivants sur un squelette artificiel, la forme marchante d’un cyborg mi-humain mi-machine peut vous venir à l’esprit. Mais la vérité est que nous ne faisons encore que de petits pas lorsqu’il s’agit de créer des robots biohybrides, naturels et artificiels. Construire de vrais robots biohybrides capables de marcher comme un humain, sans parler de marcher ou de courir comme tel, est un grand défi. Le professeur Shoji Takeuchi et son équipe de la Graduate School of Information Science and Technology de l’Université de Tokyo ont relevé ce défi dans leurs dernières recherches.

En incorporant des tissus vivants dans un robot, nous pouvons utiliser les fonctions supérieures des organismes vivants. Dans nos dernières recherches, nous avons combiné du tissu musculaire squelettique cultivé en laboratoire avec des jambes artificielles flexibles et des pieds imprimés en 3D. Utiliser le tissu musculaire pour bouger les jambes nous a permis de créer un petit robot avec des mouvements efficaces et silencieux et un toucher doux. »

Professeur Shoji Takeuchi, École supérieure des sciences et technologies de l’information, Université de Tokyo

Les chercheurs ont commencé par faire pousser des muscles squelettiques dans des moules pour créer des bandes. Le tissu musculaire perd sa capacité de mouvement lorsqu’il devient trop sec. Le robot a donc été conçu pour être suspendu dans l’eau. L’équipe a fabriqué un squelette léger à partir d’une planche flottante en styrène, d’un corps flexible à base de silicone, de pieds en résine acrylique avec des poids en fil de laiton et de pieds imprimés en 3D. Deux bandes de tissu musculaire ont été fixées du corps aux pieds du robot, complétant ainsi les jambes.

Chaque jambe a été stimulée à l’aide d’électrodes en or portatives pour délivrer une charge, semblable à celle que votre cerveau envoie à votre corps pour qu’il bouge. Cela provoquait la contraction du tissu musculaire et la « marche » du robot lorsque les jambes étaient stimulées l’une après l’autre. En stimulant chaque jambe à intervalles de cinq secondes, ils ont pu déplacer le robot à une vitesse de 5,4 millimètres par minute. Même s’il ne semble pas particulièrement rapide, la vitesse de mouvement de ses jambes était comparable à celle d’autres robots biohybrides.

« Au départ, nous n’étions pas du tout sûrs que la marche bipède était possible, donc c’était vraiment surprenant lorsque nous avons réussi », a déclaré Takeuchi. « Notre robot biohybride a réussi à effectuer des mouvements d’avant et de rotation avec une marche bipède en équilibrant efficacement quatre forces clés : la force contractile musculaire, la force réparatrice du corps flexible, la gravité agissant sur le poids et la flottabilité du flotteur. »

L’équipe réfléchit maintenant à la manière de créer un robot plus fluide, capable de marcher sur terre, en développant des méthodes pour stimuler les muscles à distance et en créant des muscles plus épais avec un apport de nutriments pour les soutenir. Takeuchi a déclaré : « Nous travaillons sur la conception de robots dotés d’articulations et de tissus musculaires supplémentaires pour permettre des capacités de marche plus sophistiquées. Nos résultats offrent des informations précieuses pour l’avancement des robots souples et flexibles alimentés par les tissus musculaires et ont le potentiel de contribuer à une compréhension plus approfondie. des mécanismes biologiques de locomotion, nous permettant ainsi d’imiter les subtilités de la marche humaine dans des robots.