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L’origami pour que les robots manipulent des objets fragiles - Par : Hanen Hattab,

L’origami pour que les robots manipulent des objets fragiles


Hanen Hattab
Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

Les objets fragiles : l'origami lpermet aux robots de les manipuler

Image achetée du site istock.com : elle est protégée par des droits d’auteur.

L’origami est un art japonais millénaire qui, depuis le début du XXe siècle, ne séduit pas que les mathématiciens : les chercheurs du domaine de la robotique molle s’intéressent de plus en plus aux caractéristiques géométriques et physiques de ces pliages ludiques. C’est ainsi que, pour créer le robot flexible Twisted Tower Robot, l’équipe de chercheurs du Distributed Intelligence and Robotics Lab de l’Université Case Western Reserve, dirigée par Kiju Lee, professeure de génie mécanique et d’aérospatiale, s’est inspirée de l’origami Twister de Mihoko Tachibana.

Twister, la tour flexible

Twister fait partie de la branche de l’origami modulaire. Dans ce type de pliage, les éléments sont conçus séparément et assemblés pour donner forme à un modèle complexe et ajustable pouvant être redimensionné. Le modèle d’origami modulaire Twister se présente sous la forme d’un volume cylindrique qui peut se tordre dans les deux sens de rotation. En reproduisant le concept de l’œuvre de Tachibana, l’équipe de la professeure Lee a créé un robot qui peut se plier, se tordre et se contracter.

De l’art à la robotique

Twister possède une caractéristique très importante qui le distingue des autres inventions de la robotique molle : il peut manipuler des objets fragiles. Il est destiné à diverses applications de chirurgie robotique et dans les missions spatiales. Les objets inspirés de l’origami sont plus légers et prennent très peu de place, convenant bien de ce fait, au transport aérien et aérospatial. De plus, étant léger et flexible, le robot peut aussi être utilisé dans les ateliers d’assemblage industriels et côtoyer des humains sans présenter de risques pour la sécurité de ces derniers, ce qui n’est pas le cas actuellement des robots à coques rigides.

L’équipe de la professeure Lee a commencé par fabriquer un modèle en papier d’un bras robotique muni de trois doigts. Les quatre composantes de ce robot (les trois doigts et le bras) reproduisent le concept de Tachibana. En testant la prise d’œufs et de fruits mûrs, l’équipe a remarqué que les doigts absorbaient la force excédentaire en la distribuant et en se déformant. Les chercheurs ont aussi constaté que le robot pouvait manier des objets fragiles sans avoir recours à des capteurs de force ni à la commande humaine pour assurer des manipulations se déroulent correctement et de façon sécuritaire.  Twisted Tower Robot est également doté d’une capacité de mouvements linéaires multidirectionnels très précis.

L’équipe a réussi à transposer le modèle d’origami en structure de treillis à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO). Le modèle CAO a été par la suite imprimé en 3D avec deux matériaux différents : un matériau souple pour les zones de plis et un matériau rigide pour les surfaces.

La structure imprimée conserve les propriétés géométriques et mécaniques de la tour en origami. Elle est composée de plans ajourés qui constituent ses parties solides, de languettes pour rassembler deux plans et d’éclisses pour en joindre trois. Les plans ont la forme d’hexagones, d’octogones et de triangles. Cette nouvelle version du robot actionnée par des câbles manipulent bien les objets fragiles comme le démontre cette vidéo.

L’équipe explore d’autres modèles de conception comme l’ajout d’alliages à mémoire de forme dans la structure du robot. Lee travaille aussi en collaboration avec un médecin pour réaliser une version miniature de  Twisted Tower Robot  qui, un jour, pourra effectuer des opérations de chirurgie mini-invasive.

Le Twisted Tower Robot a été présenté le 27 septembre 2017 lors de l’International Conference on Intelligent Robots and Systems à Vancouver. Il a fait l’objet d’un article coécrit par Kiju Lee, Yanzhou Wang, Evan Vander Hoff, Donghwa Jeong et Tao Liu et intitulé « Three-Dimensional Printable Origami Twisted Tower: Design, Fabrication, and Robot Embodiment ». L’article a été publié le 31 juillet 2017 dans le journal IEEE Robotics and Automation Letters.

Hanen Hattab

Profil de l'auteur(e)

Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

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