Des robots asymétriques « sans cervelle » peuvent naviguer de manière autonome dans des labyrinthes complexes

Les chercheurs ont créé un robot logiciel capable de naviguer dans des labyrinthes simples sans guidage humain ou informatique. Sa forme asymétrique lui permet d'effectuer des virages de manière autonome et d'éviter qu'il ne se coince. Aujourd’hui, ils s’appuient sur ces travaux pour créer un robot logiciel « sans cervelle » capable de naviguer dans des environnements plus complexes et dynamiques.

"Dans nos travaux antérieurs, nous avons montré que notre robot mou était capable d'inverser la direction face à un obstacle très simple", a déclaré Jie Yin, co-auteur correspondant de l'article et professeur agrégé au Département de génie mécanique et aérospatial de NC State. "Cependant, il ne peut tourner que s'il rencontre un obstacle. En pratique, cela signifie que le robot reste parfois coincé, se cognant entre des obstacles parallèles."

"Plus tard, nous avons développé un nouveau type de robot souple qui peut tourner tout seul, lui permettant de naviguer dans des labyrinthes sinueux et même de contourner des obstacles en mouvement. Et tout cela se fait en utilisant l'intelligence physique, plutôt que d'être guidé par un ordinateur."

L'intelligence physique survient lorsque le comportement d'objets dynamiques, tels que les robots mous, est régi par leur conception structurelle et leurs matériaux, plutôt que d'être guidé par des ordinateurs ou une intervention humaine.

Les chercheurs ont créé un robot logiciel capable de naviguer dans des labyrinthes simples sans guidage humain ou informatique. La moitié du robot a la forme d'un ruban torsadé qui s'étend en ligne droite, et l'autre moitié a la forme d'un ruban plus étroitement torsadé qui tourne également sur lui-même comme un escalier en colimaçon. Cette conception asymétrique signifie qu’une extrémité du robot exerce plus de force sur le sol que l’autre. Source : Université d'État de Caroline du Nord, Yin Jie

Matériaux et mécanismes de mouvement

Comme les versions précédentes, le nouveau robot souple est fabriqué à partir d’élastomère à cristaux liquides en forme de ruban. Lorsque le robot est placé sur une surface dont la température est d'au moins 55 degrés Celsius (131 degrés Fahrenheit), qui est plus chaude que l'air ambiant, les parties des sangles souples qui entrent en contact avec la surface rétrécissent, tandis que les parties exposées à l'air ne le font pas. Cela crée un mouvement de roulement ; plus la surface est chaude, plus le robot roule vite.

Cependant, là où la version précédente du robot logiciel avait une conception symétrique, le nouveau robot comporte deux moitiés distinctes. Une moitié a la forme d’une bande torsadée qui s’étend en ligne droite ; l'autre moitié a la forme d'une bande plus étroitement torsadée qui tourne également en spirale sur elle-même comme un escalier en colimaçon.

Cette conception asymétrique signifie qu’une extrémité du robot exerce plus de force sur le sol que l’autre. Pensez à un gobelet en plastique avec un rebord plus large que la base. Si vous le faites rouler sur une table, au lieu de rouler en ligne droite, cela créera un arc à travers la table. Cela est dû à sa forme asymétrique.

Surmonter les limites de conception

"L'idée derrière notre nouveau robot est assez simple : grâce à sa conception asymétrique, il peut tourner sans toucher les objets", a déclaré Yao Zhao, premier auteur de l'article et chercheur postdoctoral à l'Université d'État de Caroline du Nord. "Ainsi, même s'il peut toujours changer de direction lorsqu'il entre en contact avec des objets, ce qui lui permet de naviguer dans un labyrinthe, il ne reste pas coincé entre des objets parallèles. Au lieu de cela, sa capacité à se déplacer en arc de cercle lui permet essentiellement de tordre son corps et de gagner en liberté."

Les chercheurs ont démontré la capacité d’un robot souple asymétrique à naviguer dans des labyrinthes plus complexes, y compris ceux dotés de parois mobiles, et à se déplacer dans des espaces plus étroits que les dimensions de son corps. Les chercheurs ont testé la nouvelle conception du robot sur des surfaces métalliques et du sable. Pour une vidéo du robot asymétrique au travail, cliquez ici :