L’art de l’origami au service de la robotique

En s'inspirant de l’art de l’origami pour ses travaux d’ingénierie moléculaire, une équipe de l’université canadienne McGill a réussi à créer des matériaux ultraminces capables de changer de forme et de détecter leurs propres mouvements. Une percée technologique qui pose les fondations d'une robotique souple et sensorielle destinée aux applications médicales les plus exigeantes.

Imaginez une matière si fine qu’elle se manipule comme une simple feuille de papier, mais dont la structure lui permet de ramper, de se plier ou de changer de forme de façon autonome. C’est la prouesse réalisée par une équipe d’ingénieurs de l’université McGill au Canada, qui s’est inspirée de l’art japonais de l’origami pour concevoir des matériaux ultraminces. Si ces avancées ne constituent pas encore des robots finis, elles fournissent la brique technologique essentielle pour bâtir une nouvelle génération de robots souples capables de naviguer avec une douceur extrême dans le corps humain ou de s’adapter à la peau, ouvrant la voie à des applications médicales d’une précision inédite. 

Au cœur de cette innovation se trouvent des feuillets d’oxyde de graphène. Si ce matériau possède un immense potentiel, son utilisation était jusqu’ici freinée par des obstacles techniques majeurs. Marta Cerruti, chercheuse au département de génie des mines et des matériaux, explique ainsi que « les feuillets d’oxyde de graphène sont très prometteurs pour la prochaine génération de robots souples et d’actionneurs adaptatifs, mais leur déploiement reste limité, parce qu’ils sont fragiles, difficiles à fabriquer en grande quantité et incapables de générer des mouvements complexes ou programmables ». Pour surmonter ces limites, l’équipe a réussi à produire des feuillets à la fois flexibles et robustes, parfaitement adaptés aux besoins de la robotique souple qui proscrit les moteurs lourds et les pièces rigides, pour garantir la sécurité des utilisateurs.

Une matière vivante, entre mouvement et sensation

Cette prouesse est rendue possible par la capacité de ces feuillets à convertir des stimuli environnementaux en mouvements programmés. Les chercheurs ont démontré que les structures peuvent s’ouvrir sous l’effet de l’humidité et se refermer en séchant, ou encore être pilotées à distance, grâce à l’intégration de minuscules particules magnétiques, ce qui lui permet de s’affranchir des câbles ou des piles. En outre, le matériau possède la capacité fascinante de percevoir son propre mouvement : en utilisant la conductivité électrique naturelle du graphène, qui varie lorsque la structure se plie, l’équipe a créé un système capable de mesurer ses propres déformations en temps réel.

Hamid Akbarzadeh, chercheur au département de génie des bioressources, souligne l’importance de cette dualité en précisant qu’il est désormais possible de mettre au point des matériaux « pouvant effectuer des mouvements complexes, changer de forme selon les besoins de l’utilisateur, capter le mouvement et fournir des informations en temps réel ». Selon lui, il s’agit des premiers métamatériaux reconfigurables pouvant jouer le double rôle d’actionneurs et de capteurs. Ce projet ambitieux, soutenu notamment par le fonds Nouvelles frontières en recherche et le programme des chaires de recherche du Canada, dessine ainsi les contours d’une ingénierie où la matière devient elle-même intelligente.