Résumé :
Une équipe de recherche scientifique de l'Université d'État de Caroline du Nord aux États-Unis a développé avec succès un robot miniature rebondissant et doté d'une structure extrêmement rationalisée. Le robot ne contient pas de moteurs, d'engrenages, de batteries ou de puces de commande électroniques traditionnels et est plus fin qu'une pièce de monnaie. Il peut convertir indépendamment la lumière et la chaleur en énergie potentielle élastique de torsion mécanique sous irradiation continue de lumière infrarouge, complétant un cycle de rebond continu infini depuis le décollage, la réinitialisation dans l'air et la charge pour décoller à nouveau.
Selon les détails de la recherche publiés dans des revues universitaires, le robot souple nommé "Ring Leaper" est principalement composé de deux structures clés : un cercle de bandes polymères flexibles en forme de goutte en élastomère à cristaux liquides (LCE) et un manchon rigide en microaluminium en forme de V fixé à l'extrémité de la goutte. L'élastomère à cristaux liquides possède des propriétés de retrait thermique. Lorsque la lumière infrarouge irradie la surface du robot, les chaînes moléculaires du côté chauffé se contractent et tentent de générer une rotation spontanée. À ce stade, le tube en aluminium dur en forme de V à l'extrémité avant entrave le libre roulement du polymère, forçant la courroie polymère à se tordre continuellement vers l'intérieur comme sur des roulettes, accumulant ainsi une grande quantité d'énergie potentielle de déformation élastique. Lorsque la contrainte de torsion dépasse le seuil critique, le tube en aluminium en forme de V frappe instantanément le sol, libérant instantanément l'énergie accumulée et éjectant l'ensemble du robot dans les airs.
L'équipe de recherche a découvert que le robot peut s'appuyer sur sa propre mémoire élastique matérielle pour récupérer et se détordre automatiquement dans les airs pendant le processus de vol. Après l'atterrissage, il peut immédiatement entrer dans le cycle suivant d'absorption de lumière et de chauffage sans aucune intervention manuelle ni dispositif de réinitialisation mécanique. Tant que la source de lumière infrarouge externe reste éclairée, ce processus de « stockage d'énergie, rebondissement et réinitialisation automatique » peut se poursuivre des centaines de fois.
L'expérience a en outre confirmé que la forme du mouvement et la démarche du robot peuvent être directement contrôlées en ajustant simplement l'angle d'ouverture du tube en aluminium en forme de V : lorsque l'angle est ajusté à 120 degrés, le robot se tortille et rampe près du sol ; lorsque l'angle est réduit à 90 degrés, le robot saute en avant ; et lorsque l'angle est encore resserré à 50 degrés, le robot montre une forte capacité à sauter verticalement dans le ciel, avec une hauteur de saut maximale qui peut même atteindre plus de 80 fois sa propre taille. De plus, en ajoutant une petite quantité de poids à son extrémité ronde pour ajuster le centre de masse, il peut supprimer efficacement le roulement dans les airs et améliorer considérablement la stabilité et la distance du saut vers l'avant.
Lors du test de pénétration sur une variété de terrains complexes, le micro-robot a grimpé avec succès sur l'herbe, le sable, les plages de gravier, les pentes douces et les routes d'obstacles parsemées de punaises, démontrant sa forte capacité d'adaptation aux terrains irréguliers. Les chercheurs ont souligné que, bien que le système repose toujours sur des sources de lumière infrarouge externes pour fournir de l'énergie et qu'il n'existe pas de produit commercial immédiat, cette avancée fondamentale dans l'utilisation de structures géométriques et de matériaux intelligents pour réaliser des cycles automoteurs a complètement brisé le goulot d'étranglement technique des micro-robots logiciels traditionnels s'appuyant sur des mécanismes de réinitialisation de stockage d'énergie volumineux, et fournit de nouvelles idées de conception et de nouvelles références matérielles pour la détection environnementale future, les micro-robots en essaim et la recherche et le sauvetage non structurés en cas de catastrophe.
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