Imaginez huit rubans en plastique fin et souple qui, judicieusement entrelacés, puissent porter jusqu’à 770 fois leur poids ! Telle est la prouesse physique d’une petite pince tissée de 130 grammes capable de soulever puis de relâcher à l’envi – d’une simple torsion – jusqu’à 100 kilos. Comble de la surprise, ce prototype peut aussi saisir, d’un coup, avec plus de dextérité qu’une main humaine, une carte à jouer posée à plat sur une table.
L’objet, décrit dans Nature Communications mais aussi dans une vidéo, a été conçu par des équipes coréennes du centre de recherche en robotique intelligente de l’Institut coréen des sciences et technologies (KIST) et du département d’ingénierie aérospatiale de l’Institut supérieur coréen des sciences et technologies (KAIST). « La plupart des pinces souples sont limitées en termes de capacité de charge. Or cela restreint fortement leurs usages, explique Kahye Song, du KIST, signataire de l’article. Nous voulions absolument trouver un principe plus efficace, et utilisable dans le domaine de la robotique. »
Le défi est de taille, souligne le spécialiste français Joël Marthelot, du CNRS – Aix-Marseille Université – IUSTI. « La robotique industrielle est actuellement totalement “rigide”, précise-t-il. Une partie de la recherche mondiale est tournée désormais vers une autre finalité : imaginer comment générer des mouvements robotiques avec une structure souple qui va pouvoir s’adapter à des environnements potentiellement très fragiles, telles des personnes travaillant dans des ateliers automobiles ou… des personnes âgées. » D’ailleurs, ajoute le chercheur français, « certaines équipes étudiant ces questions peuvent être proches de celles qui conçoivent des humanoïdes ou des exosquelettes ».
Sur le principe du kirigami
Les scientifiques coréens ont travaillé trois ans sur cette recherche. « En partant de rubans en boucles fermées [dont les extrémités se touchent], nous avons rencontré de nombreux obstacles, explique Kahye Song. Pour saisir un objet, les systèmes de boucles fermées, par nature, ne s’étendent pas naturellement comme le font ceux avec des boucles ouvertes [une pince classique]. Nous avons surmonté cette difficulté en utilisant le principe du kirigami [dans la culture japonaise, l’art de découper du papier]. »
Les chercheurs ont découpé stratégiquement une structure composée de rubans en boucles fermées reliés par deux plaques. « La rotation relative de celles-ci a induit des torsions structurelles qui ont façonné soit une structure hermétiquement fermée, soit une structure qui s’étend largement, comme les pétales d’une fleur », décrypte la scientifique. Elle reconnaît que « ce mécanisme d’ouverture et de fermeture simple et facilement contrôlable a transformé en réalité un défi qui, au départ, [les] impressionnait ».
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