Les petits robots volants transportent des charges lourdes

Une porte fermée n’est qu’un des nombreux obstacles qui ne constituent pas un obstacle pour un nouveau type de robot volant, appelé Micro, qui tire, appelé FlyCroTug. Doté de technologies de préhension avancées et de la capacité de déplacer et de tirer des objets tout autour, deux FlyCroTugs peuvent conjointement lacer la poignée de la porte et ouvrir la porte.

Développés dans les laboratoires de Mark Cutkosky, de la chaire Fletcher Jones de la faculté de génie de l’Université de Stanford et de Dario Floreano de l’École polytechnique fédérale de Lausanne, en Suisse, les FlyCroTugs sont des micro-véhicules aériens que les chercheurs ont modifiés pour que les véhicules puissent s’ancrer surfaces variées utilisant des adhésifs inspirés des pieds de geckos et d'insectes, précédemment développés dans le laboratoire de Cutkosky.

Avec ces mécanismes de fixation, les FlyCroTugs peuvent tirer des objets jusqu'à 40 fois leur poids, comme des poignées de porte dans un scénario, ou des caméras et des bouteilles d'eau en cas de sauvetage. Des véhicules similaires ne peuvent soulever des objets que deux fois plus que leur propre poids en utilisant des forces aérodynamiques.

"Lorsque vous êtes un petit robot, le monde est rempli de gros obstacles", a déclaré Matthew Estrada, étudiant diplômé à Stanford et auteur principal d'un article sur FlyCroTugs, publié le 25 octobre dans Science robotique. "La combinaison des forces aérodynamiques de notre véhicule aérien et des forces d'interaction générées par les mécanismes de fixation a permis d'obtenir quelque chose de très mobile, très puissant et micro."

Les chercheurs expliquent que la taille réduite des FlyCroTugs leur permet de naviguer dans des espaces confinés et assez proches des personnes, ce qui les rend utiles pour la recherche et le sauvetage. Tenant fermement les surfaces alors qu’ils tiraient, les robots minuscules pourraient potentiellement déplacer des débris ou positionner une caméra pour évaluer une zone dangereuse.

Prendre exemple sur la nature

Comme pour la plupart des projets du laboratoire de Cutkosky, les FlyCroTugs ont été inspirés par le monde naturel. Dans l'espoir d'avoir un véhicule aérien rapide, petit et très maniable, mais également capable de déplacer de grandes charges, les chercheurs se sont tournés vers les guêpes.

"Les guêpes peuvent voler rapidement vers un morceau de nourriture, puis si la chose est trop lourde pour la décoller, elle la traîne sur le sol. C’est donc en quelque sorte l’inspiration qui a inspiré notre approche", a déclaré Cutkosky, un co-auteur de l'article.

Les chercheurs ont lu des études sur la capture et le transport des proies de guêpes, qui identifient le rapport muscle / vol associé à la masse, déterminant si une guêpe vole avec sa proie ou la traîne. Ils ont également suivi l'exemple de la guêpe en proposant différentes options de fixation en fonction de l'endroit où les FlyCroTugs atterrissent.

Pour les surfaces lisses, les robots utilisent des pinces pour gecko, des adhésifs non collants qui imitent les structures complexes des orteils du gecko et qui tiennent en créant des forces intermoléculaires entre l'adhésif et la surface. Pour les surfaces rugueuses, ces robots sont équipés de 32 microspines, une série d'épines en métal en forme de hameçon pouvant se verrouiller individuellement sur de petites creux dans une surface.

Chaque FlyCroTug a un treuil avec un câble et des microspines ou de la colle gecko afin de tirer. Au-delà de ces fonctionnalités fixes, elles sont par ailleurs hautement modifiables. L'emplacement des pinces peut varier en fonction de la surface sur laquelle elles vont atterrir. Les chercheurs peuvent également ajouter des pièces pour les mouvements au sol, telles que les roues. Selon les chercheurs, intégrer toutes ces caractéristiques dans un petit véhicule aérien pesant deux fois le poids d'une balle de golf n'était pas un mince exploit.

"Les gens ont tendance à penser que les drones sont des machines qui volent et observent le monde, mais les insectes volants font beaucoup d'autres choses – comme marcher, grimper, saisir, construire – et les insectes sociaux peuvent même coopérer pour multiplier les forces", a déclaré Floreano. auteur principal sur le papier. "Grâce à ces travaux, nous montrons que les petits drones capables de s’ancrer dans l’environnement et de collaborer avec d’autres drones peuvent effectuer des tâches généralement attribuées à des robots humanoïdes ou à des machines beaucoup plus grosses."

Interagir avec le monde

Les drones et autres petits robots volants peuvent sembler faire fureur ces derniers temps, mais les FlyCroTugs – avec leur capacité à naviguer dans des endroits éloignés, à ancrer et à tirer – tombent dans un créneau plus spécifique, selon Cutkosky.

"De nombreux laboratoires à travers le monde commencent à travailler avec de petits drones ou des véhicules aériens, mais si vous regardez ceux qui pensent aussi à la façon dont ces petits véhicules peuvent interagir physiquement avec le monde, leur ensemble est beaucoup plus petit", il a dit.

Les chercheurs peuvent ouvrir avec succès une porte avec deux FlyCroTugs. Ils avaient également une mouche au sommet d'une structure en ruine et hissaient une caméra pour voir à l'intérieur. Ensuite, ils espèrent travailler sur le contrôle autonome et la logistique du pilotage simultané de plusieurs véhicules.

"Les outils pour créer de tels véhicules deviennent de plus en plus accessibles", a déclaré Estrada. "Je suis enthousiaste à l'idée d'intégrer de plus en plus ces mécanismes de fixation dans la ceinture d'outils du concepteur, ce qui permettra aux robots de tirer parti des forces d'interaction avec leur environnement et de les utiliser à des fins utiles."