Une équipe de recherche de l'Université de Fribourg développe des modules logiques pneumatiques imprimés en 3D qui contrôlent les mouvements de robots logiciels en utilisant uniquement la pression de l'air. Ces modules permettent une commutation logique du flux d'air et peuvent ainsi imiter un système de commande électrique. Les modules permettent pour la première fois de produire des robots souples flexibles et sans électronique entièrement dans une imprimante 3D en utilisant un matériau d'impression conventionnel.
À l’avenir, les robots logiciels seront capables d’effectuer des tâches qui ne peuvent pas être accomplies par les robots conventionnels. Ces robots souples pourraient être utilisés sur des terrains difficiles d'accès et dans des environnements où ils sont exposés à des produits chimiques ou à des rayonnements qui nuiraient aux robots métalliques à commande électronique. Cela nécessite que ces robots souples soient contrôlables sans aucune électronique, ce qui reste un défi en matière de développement. Une équipe de recherche de l'Université de Fribourg a développé des modules logiques pneumatiques imprimés en 3D qui contrôlent les mouvements de robots souples en utilisant uniquement la pression de l'air. Ces modules permettent une commutation logique du flux d'air et peuvent ainsi imiter une commande électrique. Les modules permettent pour la première fois de produire des robots souples flexibles et sans électronique entièrement dans une imprimante 3D en utilisant un matériau d'impression à filament conventionnel. L'équipe dirigée par le Dr Stefan Conrad, le Dr Falk Tauber, Joscha Teichmann et le professeur Dr Thomas Speck du pôle d'excellence « Systèmes de matériaux vivants, adaptatifs et autonomes en énergie (vivreMatS) » a publié ses résultats dans la revue Robotique scientifique.
« Notre conception permet à toute personne ayant une expérience en impression 3D de produire de tels modules logiques et de les utiliser pour contrôler un robot logiciel sans avoir besoin d'équipement d'impression haut de gamme », explique Conrad. « Cela marque une étape importante vers des circuits de commande pneumatiques totalement sans électronique qui pourront à l'avenir remplacer des composants électriques de plus en plus complexes dans les robots logiciels. »
Les modules peuvent effectuer des opérations booléennes et diriger le flux d'air vers les éléments de mouvement de manière ciblée.
Les modules sont constitués de deux chambres pressurisées. Un canal imprimé en 3D passe entre ces chambres. En comprimant le canal, les chambres d'expansion peuvent arrêter le flux d'air et le réguler comme une vanne. En ouvrant et en fermant la vanne de manière ciblée, les modules peuvent exécuter les fonctions logiques booléennes « ET », « OU » et « NON » de la même manière que les circuits électriques et diriger le flux d'air vers les éléments de mouvement du robot logiciel. . La fonction remplie par chaque module est déterminée par les chambres dans lesquelles la pression d'air est appliquée. Selon le matériau choisi, les modules peuvent fonctionner avec une pression comprise entre 80 et plus de 750 kilopascals. Par rapport à d'autres systèmes pneumatiques, ils ont un temps de réponse rapide d'environ 100 millisecondes.
Large gamme d'applications
« Les applications potentielles de ces modules sont énormes. Nous avons développé un déambulateur robotique flexible imprimé en 3D et contrôlé par un circuit intégré utilisant la pression de l'air. La flexibilité des modules logiques est démontrée par le fait que ce déambulateur peut même supporter la charge. d'une voiture qui roule dessus », explique Tauber. « À titre d'exemple de systèmes de contrôle plus complexes, nous avons également développé un distributeur de boissons sans électronique. »