Muscles à fibres électrofluidiques pour robots souples et exosquelettes portables

Alors que les robots humanoïdes, faits de plastique et de métal, font la une des journaux et suscitent l’intérêt, les entreprises et les universités mènent déjà des recherches sur la prochaine génération de robots : après les robots « durs », voici venir les robots « souples ».

Le représentant le plus en vue dans le domaine des robots souples est la société polonaise Clone Robotics, dont les humanoïdes imitent les muscles humains grâce à plus de 200 tubes. Ces tubes, qui constituent l’élément central du système, sont entourés d’un treillis métallique et se contractent lorsqu’on y injecte un gaz ou un liquide, ce qui leur permet d’effectuer des mouvements complexes.

Ce type de « muscles » est connu sous le nom de muscles artificiels pneumatiques ou, en anglais, de « muscles de McKibben ». Les muscles à fibres électrofluidiques (EFM), une nouvelle catégorie de fibres musculaires artificielles, exploitent le même principe, mais dans une version miniaturisée d’un à deux millimètres de diamètre seulement, et sans compresseurs externes ni réservoirs de gaz ou de liquide.

Les EFM, qui intègrent directement des pompes à fibres électrohydrodynamiques (EHD) à injection de charge dans le système musculaire, fonctionnent sans bruit et sans fil, ce qui permet de se passer des appareils externes encombrants tels que les pompes, les compresseurs et les tuyaux, qui limitaient jusqu’à présent la mobilité et l’utilisation pratique des robots souples. Les pompes à fibres sont constituées d’un tube en plastique souple et extensible entouré d’une tresse de fils qui, sans pièces mobiles ni vibrations et avec une faible consommation d’énergie, ionisent et accélèrent un fluide diélectrique à l’aide d’une haute tension, créant ainsi une pression.

En appliquant le principe du muscle de McKibben, les fibres peuvent être contractées et relâchées en alternance. Cela leur permet de soulever des poids et de déplacer des objets. Si elles sont disposées comme des tendons et des muscles sur un robot humanoïde, elles peuvent remplacer les actionneurs lourds couramment utilisés aujourd’hui.

Mais ces EFM ne trouvent pas seulement leur application dans la robotique. Ils pourraient également être intégrés dans les vêtements, par exemple pour s’adapter à la morphologie ou, à la manière d’un exosquelette moulant, aider à porter des charges ou à marcher. Ces fonctions sont bruyantes et lourdes avec les compresseurs ou les pompes couramment utilisés aujourd’hui, ce qui les rend peu pratiques. Les personnes à mobilité réduite pourraient gagner en liberté de mouvement sans avoir recours aux exosquelettes encombrants actuels, grâce à des EFM cousus de manière presque invisible dans leurs vêtements.

Cet article a été publié dans le numéro de mai 2026 de Science Robotics.

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