Des muscles artificiels qui pourraient soulever 80 fois leur poids

Une équipe de l’Université nationale de Singapour a créé des muscles artificiels inspirés de leurs équivalents biologiques et capables de soulever jusqu’à 80 fois leur poids. Composés de polymère stimulé électriquement, ces muscles pourraient également emmagasiner l’énergie et favoriser la création de robots plus autonomes dont les gestes seraient à la fois plus efficace et plus fluides.

 

HRP 4C, un (une ?) robot anthropoïde, conçu au Japon par l'AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology), au milieu de danseuses humaines. Avec une musculature en polymères rétractiles inspirée de celle des humains, il sera peut-être un jour difficile de faire la différence... © AIST/YouTube

 

Ce n’est pas nouveau, le biomimétisme a inspiré de nombreuses innovations, notamment dans le domaine de la robotique. Robots nettoyeurs imitant un essaim d’abeilles, robot sauteur doté d’une queue pour se diriger, robot rapace ou encore le drone qui se pose contre les murs en imitant l’écureuil volant ne sont que quelques exemples les plus récents. Outre la nature, le corps humain lui-même est une source d’inspiration importante et notamment son système musculaire que les chercheurs tentent de reproduire pour que les robots puissent allier force et fluidité des gestes.

Actuellement, les robots les plus puissants embarquent de lourds systèmes hydrauliques qui les rendent peu agiles, sans que les performances soient élevées. Au mieux, ils peuvent soulever l’équivalent de la moitié de leur poids. Mais les choses vont peut-être bientôt évoluer dans ce domaine grâce aux travaux d’une équipe de chercheurs de la faculté d’ingénierie de l’Université nationale de Singapour.

Le muscle artificiel en polymères en plein travail. À ce film de couleur noire est accroché un poids de 231 g. Si une tension électrique lui est appliqué, le polymère se contracte et soulève le poids (image de gauche). © Adrian Koh, National University of Singapore

Ils sont parvenus à créer des muscles artificiels capables de soulever jusqu’à 80 fois leur poids. Conçus avec un matériau polymère, ils sont actionnés par des impulsions électriques. Autre performance, ils peuvent s’étirer de cinq fois leur longueur initiale lorsqu’ils portent une charge alors que les muscles artificiels existants ne s'allongent que dans un rapport trois. Ces avancées viennent d'être présentées lors d'une conférence sur les muscles artificiels en polymères à Zürich (Suisse).

Les chercheurs avaient initialement calculé que les polymères pouvaient, théoriquement, supporter un étirement de 10 fois leur longueur et soulever jusqu’à 500 fois leur poids. Le professeur Adrian Koh, qui dirige le projet, a alors demandé à son équipe de trouver les moyens d’approcher cet idéal. 

Le professeur Adrian Koh de l’Université nationale de Singapour. Il pose devant la machine qui sert à préétirer les muscles artificiels qui peuvent atteindre jusqu’à 5 fois leur longueur initiale. © National University of Singapore

Trois à cinq ans pour créer un bras robotique musclé

Bien que le résultat soit très loin du but, il n’en représente pas moins une avancée importante. «Imaginez des muscles artificiels qui soient pliables, extensibles et capables de réagir en une fraction de seconde comme ceux d’un humain. Des robots équipés de tels muscles pourront fonctionner de manière plus humaine tout en ayant plus de force », explique le professeur Koh. Autre avantage crucial du polymère, il peut convertir et stocker l'énergie. Cela signifie qu'il serait possible de concevoir des robots qui s’alimentent eux-mêmes après un cycle de charge qui n’excèderait pas une minute.

« Nous avons calculé que si l’on construisait un générateur à partir de ces matériaux, un système pesant 10 kg serait capable de produire la même quantité d’énergie qu’une turbine électrique d’une tonne », assure Adrian Koh. Pour le moment, les scientifiques comptent déposer un brevet couvrant le polymère et sa commande électrique. Ils se donnent entre trois et cinq années pour concevoir un bras robotique qui fera environ la moitié de la taille et du poids d’un bras humain et sera capable de le battre au bras de fer.