Pinces robotiques kirigami : manipulation délicate de jaunes d'œufs et cheveux

Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont mis au point un nouveau type de pinces robotiques flexibles capables de saisir des jaunes d'œufs sans les briser, et assez précises pour attraper un cheveu humain. Cette innovation trouve des applications en robotique souple et en technologies biomédicales.

L'art du kirigami au service de la robotique

Le kirigami, variante de l'origami intégrant découpes et pliages de feuilles 2D pour créer des formes 3D, inspire cette avancée. Les chercheurs ont développé une technique transformant des feuilles 2D en structures 3D courbes grâce à des fentes parallèles découpées sur la majeure partie du matériau. La forme finale dépend largement du contour externe de la feuille : un contour circulaire génère une sphère 3D.

« Nous avons défini un modèle permettant de raisonner à l'envers : si l'on connaît la structure 3D courbe souhaitée, on peut déterminer le contour et le motif de fentes nécessaires sur la feuille 2D. La direction de poussée ou de traction offre un contrôle supplémentaire », explique Yaoye Hong, premier auteur de l'étude.

« Notre technique est bien plus simple que les méthodes précédentes pour créer des structures 3D courbes à partir de matériaux 2D, et permet de concevoir une grande variété de structures personnalisées », ajoute le professeur Jie Yin.

Démonstration : préhension douce et précise

Les chercheurs ont créé des pinces capables de saisir et soulever des objets allant du jaune d'œuf au cheveu humain.

« Les pinces conventionnelles saisissent fermement en exerçant une pression, ce qui pose problème pour les objets fragiles. Nos pinces enveloppent l'objet pour le soulever, à la manière de mains qui se referment en coupe. Cela permet de manipuler des objets délicats sans sacrifier la précision », précise Yin.

Perspectives biomédicales et robotiques

Au-delà de la préhension, l'équipe envisage des applications biomédicales : dispositifs épousant la forme d'articulations comme le genou, pansements intelligents ou capteurs suivant les mouvements du coude ou du genou. L'intégration dans la robotique souple pour relever des défis industriels est en cours, de même que l'exploration de dispositifs appliquant de la chaleur au genou à des fins thérapeutiques.