Système de propulsion innovant pour petits robots

Ces dernières années, des petits robots trop petits pour être vus à l'œil nu ont fait de réels progrès. Grâce à de l'électronique miniaturisée, ces robots peuvent se déplacer et accomplir des tâches de façon qui n'étaient pas possibles avant. Ils peuvent nager, diriger et changer d'état en fonction des commandes de l'utilisateur. Cependant, leur fabrication est devenue compliquée et difficile.

#Le défi de construire des robots microscopiques

Construire ces petits robots n'est pas simple. Bien que les pièces électroniques soient fiables, les éléments qui permettent aux robots de bouger – comme les Moteurs ou les pattes – sont difficiles à concevoir et à contrôler. Ces composants nécessitent des processus compliqués qui prennent beaucoup de temps et d'efforts. L'objectif est de créer des robots plus faciles à fabriquer tout en gardant toutes les capacités avancées.

#Un nouveau système de propulsion

Ici, on présente un nouveau système de propulsion qui peut aider à la fabrication de ces robots. Ce nouveau système nécessite seulement une étape de traitement, ce qui le rend beaucoup plus simple à créer. Il fonctionne bien avec les petites électroniques dont on a besoin et consomme peu d'énergie, ce qui veut dire qu'il ne bouffe pas beaucoup de batterie. Les robots peuvent nager à des vitesses impressionnantes, se déplaçant plus vite que leur propre longueur chaque seconde.

Ces petits robots génèrent des Champs électriques dans le fluide autour d'eux, ce qui les aide à avancer. La vitesse de ces robots est liée à la quantité de courant appliquée, ce qui facilite la conception et le contrôle de leurs mouvements. On a pu créer des robots basiques avec des électroniques embarquées qui peuvent suivre des chemins définis et avancer en groupe.

#Avantages du nouveau système

Cette nouvelle méthode de déplacement a beaucoup d'avantages pour les petits robots qui dépendent de l'électronique. Les systèmes précédents ont montré que ces robots peuvent se déplacer rapidement tout en consommant très peu d'énergie. De plus, les matériaux utilisés dans ces systèmes, comme les métaux et les composés, fonctionnent bien avec les techniques de salle blanche nécessaires à la production. La tension et la puissance utilisées sont aussi faibles, ce qui facilite la connexion de tout.

Pour tester cette nouvelle méthode, on a construit un robot prototype qui peut créer son propre champ électrique avec des électroniques embarquées. Ce robot utilise des cellules solaires pour générer de l'énergie, envoyant du courant à travers de petites électrodes à ses extrémités. Les différentes parties du robot peuvent toutes être fabriquées en même temps, ce qui nous permet de créer de nombreux robots de manière efficace.

#Mettre le robot en marche

Une fois que le robot est plongé dans une solution et activé, il peut se déplacer facilement à une vitesse constante. Il nage au fond du conteneur car il est conçu pour être plus lourd que le fluide autour. La vitesse du robot est étroitement liée à la quantité de courant produite par les cellules solaires. On a appris que la vitesse peut varier selon la conductivité de la solution.

Les expériences montrent que les robots peuvent naviguer à travers divers fluides, de l'eau oxygénée diluée à l'eau et aux solutions salines. Leur capacité à se déplacer n'est pas beaucoup affectée par le type de fluide dans lequel ils se trouvent, ce qui est un gros plus. En fait, il est possible de contrôler la vitesse du robot par le courant électrique, rendant le processus de conception beaucoup plus simple.

#Mesurer le mouvement

Pour étudier comment ces robots se déplacent, on les a observés de près sur le côté et mesuré trois facteurs clés : la vitesse, l'angle de mouvement et la hauteur à laquelle ils flottent au-dessus de la surface. Comme prévu, quand on augmente le champ électrique, les trois facteurs augmentent aussi.

Un modèle simplifié nous permet de prédire comment les robots se comportent en se déplaçant dans des fluides. En appliquant quelques principes de base de la physique, on peut avoir une bonne idée de la façon dont ces robots réagissent au champ électrique et comment ils peuvent être contrôlés. À travers divers tests, on a découvert qu'on a juste besoin de trois composants principaux pour prédire correctement leur mouvement.

#Améliorations par rapport à d'autres robots

Les robots sur lesquels on a travaillé montrent plusieurs améliorations par rapport à d'autres petits robots. Beaucoup de conceptions antérieures fonctionnent à très petite échelle avec peu d'énergie, mais elles sont souvent limitées par leur environnement. Notre nouveau système permet de contrôler sans être fortement affecté par les propriétés chimiques du fluide environnant. Cela veut dire que ces plus gros robots peuvent quand même fonctionner efficacement.

Bien que notre robot à moteur unique puisse nager tout droit, le faire tourner est simple avec deux moteurs. En ajustant le courant dans chaque moteur, le robot peut changer de direction efficacement. En utilisant un système de contrôle spécial, on peut créer des motifs de lumière qui guident les robots pendant qu'ils se déplacent.

#Diriger les robots

Dans nos expériences, on a trouvé qu'en connectant deux moteurs, le robot se comporte comme une voiture avec deux roues. Chaque côté peut bouger à sa propre vitesse, permettant des virages et des mouvements fluides. On a mis en place un système contrôlé par ordinateur qui observe les robots, suit leurs mouvements et ajuste les motifs lumineux pour les contrôler. Ce système aide à garder les robots dans la direction voulue.

Des tests avec différents niveaux de lumière ont montré que lorsque les deux moteurs sont connectés, leurs mouvements peuvent être soigneusement contrôlés. Savoir comment gérer la puissance envoyée à chaque moteur nous permet d'ajuster le chemin du robot selon les besoins. En conséquence, ils peuvent naviguer à travers des points spécifiques et suivre des itinéraires, comme créer une forme sur la surface.

#Mouvements de groupe

La capacité de contrôler plusieurs robots à la fois ouvre encore plus de possibilités. On peut établir une liste de points cibles que les robots peuvent atteindre, les faisant s'organiser en formes comme des lignes ou des triangles. Chaque robot peut aussi recevoir des tâches différentes, permettant des mouvements complexes et coordonnés dans une équipe de robots.

En changeant les objectifs de manière dynamique, les robots peuvent se suivre, créant un effet de chaîne ou de nuée. Ce niveau de contrôle montre que beaucoup de robots peuvent être gérés simultanément, dépassant largement ce qui était possible auparavant. On peut caser de nombreux petits robots dans une petite zone, menant à des applications futures passionnantes.

#Simplifier la conception et la fonctionnalité

Bien que les robots qu'on a développés puissent sembler basiques comparés à d'autres, ils ont des avantages clés. Ils sont beaucoup plus simples à construire puisque seule une étape est nécessaire pour créer l'ensemble du système de propulsion. Les matériaux utilisés sont durables, ce qui donne des robots fonctionnels sur le long terme dans les liquides. C'est une amélioration majeure par rapport à d'autres robots, qui se cassent souvent facilement et ont une durée de vie plus courte.

Ces nouveaux robots ne sont pas seulement faciles à fabriquer ; ils sont aussi fiables. On peut les sortir de l'eau, les sécher et les remettre sans perdre leur fonctionnalité. Cette stabilité les rend beaucoup plus pratiques pour des tâches dans le monde réel.

#Vers des applications dans le monde réel

La combinaison d'un design simple et d'une propulsion efficace signifie que ces robots peuvent être utilisés pour de nombreuses applications. En intégrant des systèmes électroniques, on peut encore améliorer les robots, combinant mouvements rapides avec la capacité de percevoir et de calculer. Cela ouvre la porte à des opérations autonomes sur de longues périodes, s'attaquant à des tâches complexes.

Par exemple, on pourrait utiliser les systèmes de contrôle pour s'assurer que ces robots réagissent à leur environnement. Ils pourraient ajuster leurs mouvements en fonction des données qu'ils collectent, les rendant beaucoup plus polyvalents et capables dans divers contextes.

#Conclusion

En résumé, on a décrit une nouvelle façon de créer et de contrôler des petits robots qui peuvent nager efficacement. Les avancées dans les Systèmes de propulsion, combinées à des processus de fabrication simples, permettent une flexibilité sur l'utilisation de ces robots. Leur durabilité et leur facilité de contrôle suggèrent qu'ils pourraient jouer un rôle important dans de nombreuses applications futures.

À mesure que la technologie continue de se développer, on s'attend à ce que ces robots deviennent encore plus complexes, leur permettant de réaliser des tâches plus sophistiquées. Le travail qu'on a fait pose les bases pour la croissance et l'implémentation continue de robots microscopiques dans une large gamme de domaines.