Robot souple alimenté par une batterie pneumatique comestible et un actionneur

En utilisant des ingrédients de cuisine courants tels que l’acide citrique et le bicarbonate de sodium, les scientifiques ont créé une batterie pneumatique comestible et un système de valve pour alimenter des robots mous.

Les robots souples et biodégradables sont utilisés dans divers domaines, tels que la surveillance environnementale et l’administration ciblée de médicaments, et sont conçus pour disparaître complètement une fois leurs tâches accomplies. Cependant, le principal problème de ces batteries est qu’elles reposent sur des batteries conventionnelles (comme le lithium), qui sont toxiques et non biodégradables. Et jusqu’à présent, aucun système efficace n’a été développé pour fournir des mouvements répétés et autonomes en utilisant uniquement des matériaux comestibles.

Dans un nouvel article publié dans la revue Science avancéedes chercheurs du Laboratoire des systèmes intelligents de Dario Floreano à l’EPFL en Suisse décrivent comment ils ont développé une source d’énergie entièrement comestible (batterie), un système de valve (contrôleur) et un actionneur (le muscle du robot).

Comment fonctionne le système

La batterie est composée de deux composants : l’un contient de l’acide citrique, présent dans les citrons, et l’autre contient du bicarbonate de sodium en poudre (bicarbonate de soude commun). Pour générer de l’énergie, l’acide s’égoutte sur le bicarbonate de soude, le faisant pétiller en toute sécurité et libérer du dioxyde de carbone sous pression. Il s’agit de la réaction chimique « volcanique » classique observée dans de nombreux cours de sciences universitaires.

“La batterie pneumatique comestible décrite ici repose sur la réaction chimique du bicarbonate de sodium et de l’acide citrique, produisant une source d’énergie sans danger pour la consommation, offrant un actionnement rapide, peu coûteuse et n’ayant aucun impact sur l’environnement”, ont écrit les chercheurs dans leur étude.

Le dioxyde de carbone s’écoule dans l’actionneur comestible, qui est fabriqué à partir de gélatine molle et flexible. À mesure que la pression du gaz augmente à l’intérieur, l’actionneur se plie. Cette flexion est le mouvement du robot.

Lorsque la pression devient trop élevée, elle est évacuée par une valve, qui est une fine coque de gélatine circulaire avec une fente. À mesure que la pression chute, la valve se ferme automatiquement, permettant à la pression de s’accumuler à nouveau à partir de la batterie pour entraîner le prochain cycle de mouvement rythmique. Ce cycle continu aboutit à un mouvement auto-entretenu.

Le système est hautement programmable et évolutif, ce qui lui permet d’être réglé avec précision pour des missions spécifiques. En ajustant la taille de l’ouverture par laquelle l’acide s’écoule, les scientifiques peuvent contrôler la vitesse à laquelle le gaz est généré. Cela influence à son tour la vitesse à laquelle le robot se déplace.

Parallèlement, le nombre de mouvements répétitifs peut être contrôlé en faisant varier la résistance au flux de gaz entre les composants. De plus, la batterie peut être fabriquée en différentes tailles et fonctionner pendant aussi peu que 20 secondes ou jusqu’à 650 secondes.

Test réussi

Les chercheurs ont réussi à démontrer leur technologie dans un laboratoire imitant une utilisation réelle. Ils ont créé un actionneur déclenché au pied qui pouvait être enterré sous terre et activé lorsqu’un animal sauvage, tel qu’un sanglier, marchait dessus.

Le robot se déplacerait alors à plusieurs reprises (imitant une proie vivante), attirant l’animal sauvage à se rapprocher. Lorsqu’il mange le robot, il consomme également sa charge utile de nutriments ou de vaccins. Aucun déchet toxique ne serait laissé sur place.

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