Pourquoi je crée des robots de la taille d'un grain de riz

En étudiant le mouvement et des corps d'insectes comme les fourmis , Sarah Bergbreiter et son équipe construisent des versions mécaniques de bestioles incroyablement robustes, super minuscules... et puis ils ajoutent des fusées. Voyez leurs développements époustouflants dans la micro-robotique, et trois façons dont nous pourrions utiliser ces petits assistants à l'avenir.

Avec mes étudiants,
nous travaillons sur des mini robots.

On peut considérer qu'il s'agit
des versions robotisées

d'une petite bête
que vous connaissez bien : la fourmi.

On le sait, les fourmis et
les insectes de cette taille,

sont capables d'inimaginables prouesses.

On a tous déjà vu lors d'un pique-nique

une colonie de fourmis, par exemple,
embarquer un chips sur leurs dos.

Quels défis se posent dans l'imitation
mécanique des fourmis ?

Tout d'abord, comment créer un robot
aussi petit qu'une fourmi

qui puisse reproduire ses capacités ?

Premier défi à relever :
réussir à faire bouger ces robots

malgré leur petite taille.

Il faut des articulations mécaniques
en guise de pattes,

des moteurs fiables
pour assurer la locomotion.

On a besoin des capteurs,
de courant et un téléguidage

pour que le tout s'assemble
en un robot semi-intelligent.

Enfin, pour que l'appareil ait
une fonction réelle,

ces robots doivent faire ensemble
ce qu'un seul robot ne peut pas faire.

Commençons par la mobilité.

Les insectes se déplacent
étonnamment bien.

Dans cette vidéo de l'UC Berkeley,

on voit un cafard se déplaçant
sur un terrain accidenté

sans tomber.

Il en capable grâce à ses pattes
faites de matériaux rigides et souples.

Or les robots sont eux aussi construits

en matériaux rigides généralement.

Sauter est aussi une manière intéressante
de se déplacer quand on est très petit.

Ces insectes accumulent de l'énergie
dans un ressort et la libère très vite

afin d'obtenir la puissance nécessaire
pour bondir hors de l'eau par exemple.

C'est là que mon laboratoire
s'est vraiment rendu utile :

nous avons créé un alliage
de matériaux rigides et souples

et à l'intégrer
dans de très petits engins.

Cet engin sauteur fait
à peu près 4 mm de côté,

il est donc très petit.

Le matériau rigide ici est en silicone,
et le souple en caoutchouc de silicone.

L'idée est ensuite, grosso modo,
de miniaturiser tout cela,

stocker l'énergie dans les ressorts
et la libérer pour sauter.

À ce stade, l'engin ne possède
ni moteur, ni alimentation électrique.

Il est manœuvré grâce à la méthode
qu'on appelle, dans notre laboratoire,

« le stagiaire aux pincettes. »
(rires)

Dans la prochaine vidéo,

vous verrez le petit robot en question
réaliser des sauts spectaculaires.

Voici Aaron, notre stagiaire,
avec les fameuses pincettes.

Et cet engin, long de quatre millimètres,

effectue des sauts
de presque 40 centimètres de haut.

C'est près de 100 fois
sa longueur d'origine.

Il survit et rebondit sur la table.

Il est incroyablement robuste :
il continue sa vie

jusqu'à ce qu'on le perde de vue
en raison de sa petite taille.

À terme, nous voudrions
y intégrer des moteurs.

Au labo, des étudiants travaillent
sur des moteurs de quelques millimètres

pour les embarquer
dans de petits robots autonomes.

Mais, pour pouvoir étudier la mobilité
et la locomotion à cette échelle,

nous trichons et utilisons des aimants.

Voilà ce qui pourrait devenir
le composant d'une patte du micro-robot.

Ici, les joints en caoutchouc de silicone,

un aimant enchâssé dans le mécanisme,
que l'on peut ainsi déplacer

grâce à un champ magnétique externe.

C'est ce qui conduit au robot
que je vous ai montré plus tôt.

Ce robot nous permet de comprendre

la manière dont les insectes
se déplacent à cette échelle.

Tous les animaux,
du cafard à l'éléphant,

se déplacent plus ou moins
de façon élastique.

Les hommes eux aussi courent
selon ce modèle.

Mais quand on est tout petit,
les forces entre les pieds et le sol

impactent beaucoup plus
la locomotion que la masse,

ce qui cause
ce mouvement élastique.

Donc ce robot n'est pas encore au point,

mais nous en avons des plus grands
qui arrivent à courir.

Ils font à peu près 1 cm cube,
1 cm de côté, donc tous petits.

On a pu les faire courir environ

10 longueurs corporelles par seconde,
soit 10 cm par seconde.

C'est plutôt rapide
pour un si petit robot

et encore, les conditions du test
limitent la vitesse.

Mais ça donne une idée
de son fonctionnement à ce stade.

Nous pouvons aussi imprimer en 3D

des versions capables
de franchir des obstacles,

tout comme le cafards
que vous avez vu plus tôt.

À terme, nous souhaitons que tout ça
soit embarqué dans le robot.

Nous voulons à la fois la perception,
la puissance, le contrôle, l'actionnement

sans nécessairement
s'inspirer du bio-mimétisme.

Regardez ce robot-ci :
il a plus ou moins la taille d'un Tic Tac.

Ici, pour déplacer l'engin, nous utilisons
non pas des aimants ou des muscles,

mais des fusées.

C'est donc un matériau
énergétique micro-fabriqué

qui peut servir à créer des micro pixels,

et nous pouvons mettre un de ces pixels
sur le ventre de ce robot

et ce robot sautera ensuite au contact
d'une lumière grandissante.

La prochaine vidéo est l'une de
mes préférées.

Le robot que vous voyez pèse
300 milligrammes

et il peut sauter en l'air
jusqu'à 8 centimètres.

Il fait seulement 4x4x7 millimètres.

Et vous verrez un grand flash au début

quand l'énergie est libérée

et le robot plane dans les airs.

Il y avait ce grand flash,

et vous pouvez voir le robot
sauter dans les airs.

Il n'y a pas d'attache,
pas de fils le reliant

Tout est à l'intérieur
et il saute en réponse

à l'élève qui appuie
sur la lampe de bureau à côté.

Imaginez toutes les choses cool
que l'on pourrait faire

avec des robots de cette taille,
capables de courir et ramper.

Imaginez les décombres à la suite
d'une catastrophe naturelle,

comme un tremblement de terre.
Imaginez ces petits robots

courant à travers ces décombres
à la recherche de survivants.

Ou imaginez beaucoup de petits robots
courant autour du pont

pour l'inspecter et
s'assurer qu'il est sûr,

et éviter le genre d'effondrement

qui a eu lieu aux abords
de Minneapolis en 2007.

Ou imaginez ce qu'on pourrait faire

s'il y avait des robots
qui peuvent nager dans votre sang,

Vous voyez ? "Le voyage fantastique",
Isaac Asimov.

Ou ils pourraient opérer sans être
obligés de vous ouvrir.

Où l'on pourrait radicalement changer
la manière de construire les choses

s'il y avait des micro-robots travaillant
comme des termites.

Elles peuvent construire des buttes
incroyables de 8 mètres de haut,

des immeubles d'habitation bien ventilés
pour les autres termites

en Afrique et en Australie.

Je pense vous avoir donné
quelques possibilités

de ce qui peut être fait
grâce à ces petits robots.

Nous avons beaucoup avancé
mais il reste encore beaucoup à faire

et nous espérons
que certains d'entre vous

pourrons participer à notre voyage.
Merci beaucoup.

(Applaudissement)