Des coussinets souples permettent aux chiens robots de courir plus loin et plus longtemps

Les ingénieurs de l'Université nationale des sciences et technologies de Séoul ont conçu des pieds poreux pour robots quadrupèdes capables de stocker l'énergie de l'impact avec le sol et de la restituer lors du pas suivant. Les ressorts et amortisseurs conventionnels se sont révélés inefficaces car ils ne fonctionnent qu'à des allures rapides. Pour un robot chien d'inspection se déplaçant lentement, d'autres mécanismes de récupération d'énergie étaient donc nécessaires. Les pieds proposés sont hémisphériques et imprimés en 3D à partir d'un polymère flexible sous forme de surface minimale triplement périodique (SMTP), un treillis tridimensionnel continu de pores et de entretoises répétés qui combine un faible poids, une rigidité réglable et la capacité d'absorber et de libérer l'énergie mécanique stockée. Les chercheurs ont testé trois structures de treillis – simple, gyroïde et diamant – et ont constaté que le treillis diamant avec une densité relative de 60% offrait les meilleures performances : il se déformait suffisamment, stockait beaucoup d'énergie et perdait relativement peu d'énergie par friction interne. Comme les pieds élastiques seuls ne suffisaient pas – avec une démarche inappropriée, l'énergie stockée se dissipe ou provoque un balancement du corps du robot, forçant les moteurs électriques à corriger sa posture – les ingénieurs ont entraîné un contrôleur par apprentissage par renforcement profond. Le modèle intégrait la déformation et la récupération de la structure SMTP, et la fonction de récompense encourageait les mouvements qui alignaient le travail des actionneurs avec le stockage et la libération de l'énergie élastique au contact du sol. Le système a été testé sur un robot quadrupède RBQ-10, comparant les nouveaux pieds avec des supports solides hémisphériques conventionnels. Le robot a maintenu sa stabilité sur toute la plage de vitesses tout en réduisant la consommation moyenne d'énergie de la batterie de 1,4 à 6,2% pour des vitesses allant de 0,4 à 1 m/s. Le développement est destiné aux robots utilisés pour les inspections, le transport de marchandises et les opérations de recherche et de sauvetage, où l'autonomie prolongée est essentielle.