Vainqueur Create the Future 2021 : Robot marcheur souple sans électronique mène la catégorie Fabrication/Robotique/Automatisation

Dylan Drotman, Université de Californie, San Diego

Vainqueur d'une station de travail HP

Ce robot souple à quatre pattes n'a besoin d'aucune électronique pour fonctionner — seulement une source constante d'air pressurisé pour toutes ses fonctions incluant ses systèmes de contrôle et de locomotion. Applications incluent robots pouvant opérer dans des environnements où l'électronique ne peut pas fonctionner comme machines IRM ou puits de mines. Les robots souples sont d'un intérêt particulier car ils s'adaptent facilement à leur environnement et opèrent en sécurité près des humains.

Contrôle pneumatique embarqué : pas de circuits électroniques

La plupart des robots souples sont alimentés par air pressurisé et contrôlés par circuits électroniques ; cependant, cette approche nécessite des composants complexes comme cartes de circuits, vannes, et pompes, souvent hors du corps du robot. En contraste, le nouveau robot est contrôlé par un système léger, faible coût, de circuits pneumatiques, composés de tubes et vannes souples embarqués sur le robot lui-même. Le robot peut marcher sur commande ou en réponse à des signaux qu'il perçoit de l'environnement.

Imitation des réflexes mammaliens : oscillateurs pneumatiques

La puissance computationnelle du robot imite grossièrement les réflexes mammaliens pilotés par une réponse neurale de la moelle épinière plutôt que du cerveau. Pour imiter ces réflexes, un système de vannes a été créé qui agit comme un groupe d'oscillateurs, contrôlant l'ordre dans lequel l'air pressurisé entre dans les muscles pneumatiques des quatre membres du robot. Un composant coordonne la démarche du robot en retardant l'injection d'air dans les pattes du robot.

Capteurs mécaniques simples : bulles de fluide

Le robot est aussi équipé de capteurs mécaniques simples — petites bulles souples remplies de fluide placées au bout de perches dépassant du corps du robot. Quand les bulles sont déprimées, le fluide bascule une vanne dans le robot qui le fait inverser sa direction. Le robot est équipé de trois vannes agissant comme inverseurs qui causent un état de haute pression à se propager autour du circuit pneumatique, avec un délai à chaque inverseur.

Quatre pattes, trois degrés de liberté chacune

Chacune des quatre pattes du robot a trois degrés de liberté alimentés par trois muscles. Les pattes sont inclinées vers le bas à 45 degrés et composées de trois chambres cylindriques pneumatiques parallèles, connectées, avec soufflets. Quand une chambre est pressurisée, le membre se plie dans la direction opposée. En résultat, les trois chambres de chaque membre fournissent la flexion multi-axes requise pour marcher.

Futurs travaux : terrain naturel et surfaces inégales

Dans le futur, le robot serait amélioré pour marcher sur terrain naturel et surfaces inégales, lui permettant de naviguer sur une variété d'obstacles. Cela nécessiterait un réseau de capteurs plus sophistiqué et en résultat, un système pneumatique plus complexe.