Des muscles artificiels plus légers et plus sûrs inventés à l'EPFZ

Les muscles artificiels fonctionnent en principe comme les muscles naturels: ils se contractent sous l'effet d'une impulsion électrique. Contrairement à leur équivalent naturel, les muscles artificiels ne sont toutefois pas constitués de cellules et de fibres, mais d'une poche remplie d'huile.

Le sac est muni d'électrodes qui, lorsqu'elles sont soumises à une tension élevée, génèrent des charges opposées. Elles poussent ensuite l'huile dans une zone du sac dépourvue d'électrodes. Le sac se contracte ainsi de manière similaire à un muscle biologique.

>> Fonctionnement du muscle artificiel :

Toutefois, la mise en œuvre posait jusqu'à présent un problème majeur: de tels actionneurs ne fonctionnaient qu'avec une tension extrêmement élevée d'environ 6000 à 10'000 volts, a indiqué mardi l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) dans un communiqué.

Ils devaient donc être raccordés à de gros et lourds amplificateurs de tension, ils ne fonctionnaient pas dans l'eau et n'étaient pas sans danger pour l'être humain. Robert Katzschmann, professeur de robotique à l'EPFZ, Stephan-Daniel Gravert et Elia Varini ont donc voulu développer un muscle artificiel plus sûr et plus léger.

Faible tension

Les scientifiques ont ainsi conçu une nouvelle enveloppe composée de différentes couches de matériau ferro-électrique capable de stocker de grandes quantités d'énergie électrique. Cela a permis d'obtenir un actuateur doté d'une grande force malgré une faible tension électrique. En outre, la batterie et le bloc d'alimentation de 900 volts ne pèsent ensemble que 15 grammes.

Les scientifiques zurichois ont ainsi créé un poisson de près de 30 centimètres de long qui nage avec souplesse dans l'eau. Le poisson-robot se compose d'une tête contenant l'électronique et d'un corps flexible sur lequel sont fixés les actionneurs. Ces actionneurs se déplacent alternativement de manière rythmique, ce qui crée le mouvement de nage.

"Avec le poisson, nous pouvons également illustrer un avantage général de ces actionneurs: les électrodes sont protégées de l'environnement et, inversement, l'environnement est également protégé des électrodes. On peut donc faire fonctionner ces actionneurs électrostatiques dans l'eau ou, par exemple, les toucher", explique Robert Katzschmann, cité dans le communiqué.

La structure en couches des sachets présente encore un autre avantage: les nouveaux actionneurs sont beaucoup plus robustes que les autres muscles artificiels. De tels muscles pourraient être utilisés un jour dans des robots d'un nouveau genre, des prothèses ou des "wearables", c'est-à-dire des technologies portées sur le corps, selon les conclusions des scientifiques.

ats/sjaq