Le muscle artificiel

L'androïde aura des muscles artificiels ou n'existera pas. Actuellement les robots ont une démarche plutôt mécanique, pourtant le muscle artificiel existe et il est efficace.

Juillet 2014: Hydrogel et imprimante 3D

Imprimer un muscle est la solution testée avec succès par l'université de l'Illinois. Le muscle ainsi créé est biologique en fait, on sait depuis quelques temps réaliser par impression du tissu biologique. Celui-ci est attaché à un os artificiel en hydrogel. Cette solution n'est bien sûr par pour le hobbiste et devrait surtout concerner les membres artificiels dans un premier temps, avant que l'on ne construise des humanoïde réalistes tout entiers!
Vidéo du bio-bot.

Février 2014: Créer un muscle avec du fil de pêche

Le principe est simple et est décrit dans une vidéo. En utilisant du fil synthétique ordinaire, on parvient a obtenir une fibre musculaire 100 fois plus forte que celle du muscle biologique. Pour obtenir ce résultat on enroule le fil en spirale en serrant de plus en plus fort. Quand on relâche la tension, il a tendance à revenir à la forme en spirale de lui-même. Pour le desserrer, il faut un peu de chaleur. Mais en même temps, il se contracte. Jusque là ce n'est pas très intéressant, car chauffer et refroidir les fibres pour activer ou relâcher le muscle prend un certain temps... Mais on a aussi découvert qu'en plaçant les fibres dans une gaine qui conduit l'électricité, on arrive à contrôler le muscle par l'envoi de courant.
C'est un fait que l'idée d'utiliser la torsion n'est pas entièrement nouvelle, elle est décrite notamment dans ce document de 2010: Twisted String Actuation. Mais dans ce cas, la torsion est induite par un actuateur, on n'utilise pas une fibre déjà enroulée, ce n'est pas aussi rapide.

Le procédé de fabrication est très peu coûteux, et l'on s'attend donc à voir le muscle artificiel en vente très rapidemment. Cela fera avancer considérablement la robotique.
Réf Science Mag: Artificial muscles from fishing line and sewing thread.

Cire et nanotubes de carbones

La dernière avancée dans le domaine consiste à utiliser un composé de nanotubes de carbone et de cire pour fabriquer une fibre artificielle capable de se détendre ou se contracter sous l'effet d'une impulsion électrique. La fibre musculaire artificielle est presque 100 fois plus puissante que la fibre naturelle et agit en un quart de seconde. La solution imaginée par l'Université de Dallas a consisté à remplir les nanotube de cire puis de les tresser pour réaliser une fibre. Cette structure permet à la fois des rotations et des contractions.
Référence:

"Electrically, Chemically, and Photonically Powered Torsional and Tensile Actuation of Hybrid Carbon Nanotube Yarn Muscles" par Sciencemag.

Le polymère électroactif: Le muscle chirurgical

On envisage d'utiliser des muscles artificiels pour compenser des handicaps, et la même technologie devrait être fonctionnelle pour les robots avec aussi un format mixte sous la forme d'exosquelette destiné à réduire l'effort ou démultiplier la force physique.

Les Archives of Facial Plastic Surgery décrivent un procédé qui est une combinaison de silicone et d'électrodes pour complémenter les muscles biologiques déficients.

Ce procédé nommé EPAM (Electroactive Polymer Artificial Muscle) contracte ou détend les muscles en silicone en fonction de la tension électrique appliquée.

L'aérogel

Ce procédé se présente sous forme de feuille d'aérogel composé de nanotubes de carbone, ultra léger et flexible comme le caoutchouc et pouvant se détendre jusqu'à dix fois sa longueur. Il résiste à des températures aussi basse que -200° ou aussi élevée que 1500°!

Très efficace, il peut se contracter 1000 fois plus vite qu'un muscle biologique soit 30 000 fois par seconde. Selon la tension électrique appliquée à ce matériaux, il se contracte ou se détend, comme le font nos muscles.

Ce matériau manque de force actuellement pour équiper des robots tandis que les polymères électroactif sont plus puissants que les muscles humains.

Référence

UT Dallas Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute.

Le muscle en fibres de nanotubes de carbone

Ce nouveau matériau permet une flexibilité 1000 fois supérieure à celle des réalisations en polymère. Il fonctionne de la même façon que les muscles naturel, réagissant à la stimulation d'un courant électrique.
Il est plus flexible que le caoutchouc et 100 fois plus fort que le muscle humain.

Les applications sont très nombreuses, mais les plus importantes sont pour la création de prothèses et la robotique, avec enfin quelque chose qui se rapproche de et est même supérieur à ce que propose la nature.

Le Jamming Gripper, alternative bon marché

Une technique entièrement différente consiste à utiliser les phase d'un matériaux comme source de mouvement et moyen de préhension, efficace en fait.

Le MIT à montré dans une Vidéo comment pouvait fonctionner un tel appareil. Il a besoin de perfectionnement pour atteindre la finesse des doigts, mais il est parfaitement fonctionnel. Il est composé d'un tuyaux rempli d'un substrat quelconque pourvu qu'il soit granulé. Il se détend quand on insuffle de l'air et devient rigide quand on l'aspire. Le contrôle du flux d'air dans les différentes parties du "membre", permet de créer les mouvements désirés...