L’araignée morte devient un robot préhenseur : c’est la nécrobotique !

Les bras de robot et les préhenseurs effectuent un travail important à chaque heure de chaque jour. Ils sont utilisés dans les chaînes de production du monde entier, travaillant pratiquement sans relâche en dehors de leurs fenêtres de maintenance désignées.

Ils sont généralement construits en acier et alimentés par des systèmes hydrauliques musclés. Cependant, certains scientifiques ont opté pour une approche à plus petite échelle qui peut horrifier les délicats. Ils ont compris comment transformer une araignée morte en une pince robotique utile.

Le nom de ce nouveau champ frankensteinien ? Pourquoi, c’est de la nécrobotique, bien sûr !

Travailler avec la nature

Les scientifiques et les ingénieurs vénèrent depuis longtemps les réalisations du monde naturel. Les minuscules insectes sont capables d’exploits dépassant de loin ceux de nos plus grands robots et peuvent fonctionner indépendamment pendant des jours ou des semaines sans jamais avoir besoin d’être branchés. Les systèmes mécaniques complexes des araignées et des coléoptères dépassent même notre meilleure ingénierie à ce jour.

Les araignées sont particulièrement impressionnantes. Ils ont huit pattes d’une force surprenante, surtout compte tenu de leur poids et de leurs besoins en puissance. Plutôt que d’essayer de créer quelque chose pour correspondre à ces capacités à partir de zéro, un groupe de chercheurs de l’Université Rice a décidé de simplement pirater les araignées elles-mêmes.

Le processus de fabrication de pinces nécrobiotiques avec des carcasses d’araignées-loups. Crédit : Laboratoire d’innovation de Preston, Université Rice

Les pattes de l’araignée n’ont que des muscles pour la rétraction, tandis que l’extension est obtenue via un mécanisme hydraulique. Dans le corps de l’araignée, une chambre remplie de sang se dilate et se contracte pour contrôler les mouvements des pattes de la créature. Chaque jambe a une valve qui permet à l’araignée de contrôler son mouvement individuellement. Après la mort, toutes ces vannes s’ouvrent et le système hydraulique de l’araignée perd de la pression. C’est ce qui fait que les pattes d’une araignée se recroquevillent après la mort.

Les chercheurs ont réalisé qu’ils pouvaient puiser dans ce système hydraulique pour étendre et contracter les pattes de l’araignée à volonté. Avec une araignée morte, toutes les valves des jambes individuelles échouent généralement à s’ouvrir, de sorte que le contrôle se limite à étendre ou à contracter toutes les jambes à la fois. Cela fait que l’araignée morte agit comme un préhenseur de robot, tout comme vous pourriez le voir sur une machine d’arcade testeur de compétences.

Les chercheurs ont travaillé avec des araignées-loups et ont commencé par les euthanasier par temps froid. Une aiguille a ensuite été insérée dans le corps de l’araignée et scellée avec de la colle. Cela a permis aux passages hydrauliques à l’intérieur de l’araignée d’être pressurisés avec de l’air pour étendre les jambes. Relâcher la pression permet aux jambes de se contracter à nouveau dans la position recroquevillée.

Essais et applications

Les araignées mortes sont étonnamment robustes. Lors des tests, le groupe a pu obtenir plus de 1 000 cycles d’ouverture-fermeture à partir d’une seule carcasse d’araignée. Une certaine usure était notable à l’extrémité supérieure de cette plage, ce qui, selon l’équipe, est principalement dû à la déshydratation du corps de l’araignée. Des recherches sont en cours pour savoir si ce problème peut être résolu avec des revêtements polymères spéciaux pour empêcher le corps de se dessécher.

La puissance de levage était également impressionnante. Les corps des araignées-loups étaient capables de soulever de manière fiable 130% de leur propre poids corporel. Certains organismes dépasseraient également ce chiffre de beaucoup. Bien sûr, il faut s’attendre à une variabilité lorsque l’on travaille avec une carcasse en tant que matériau d’ingénierie.

L’équipe pense que les araignées mortes pourraient servir d’actionneurs utiles pour les tâches de pick-and-place à petite échelle. La démonstration de l’équipe comprenait l’utilisation d’une pince araignée pour retirer un cavalier d’une planche à pain électronique. D’autres exemples impliquaient de déplacer de petits objets et même de soulever une autre araignée. L’avantage de la pince nécrobotique est que les huit pattes de l’araignée sont bonnes pour saisir des objets de formes et de tailles étranges.

L’équipe cite également la nature renouvelable de la pince nécrobotique. « Les araignées elles-mêmes sont biodégradables », a déclaré Daniel Preston, professeur adjoint de génie mécanique à l’Université Rice. « Nous n’introduisons pas un gros flux de déchets, ce qui peut être un problème avec des composants plus traditionnels », ajoute-t-il.

Cependant, les pinces nécrobotiques comme indiqué ont certaines limites. Une durée de vie utile de 1 000 cycles est relativement faible pour une pince robotisée, en particulier pour une utilisation dans un environnement de production de masse. Il existe également une grande variabilité dans les corps d’araignées mortes qui n’est pas observée avec les composants robotiques d’ingénierie classiques. De plus, alors que les carcasses d’araignées elles-mêmes sont biodégradables, les aiguilles, les colles et les raccords en plastique ne le sont pas. De plus, la production de pinces araignées est un travail long et fastidieux. Ensuite, il y a l’investissement important requis dans les installations d’élevage d’araignées.

L’avenir de la nécrobotique

La recherche est convaincante et montre un contrôle fiable d’une carcasse d’araignée stable après la mort. C’est aussi beaucoup plus simple que d’autres projets de robotique sur les insectes qui utilisent des électrodes insérées dans le cerveau des cafards pour le contrôle. Il n’est pas nécessaire de manipuler le cerveau d’un être vivant ou de lutter contre ses instincts naturels pour lui faire accomplir une tâche donnée.

Cependant, la recherche soulèverait des problèmes éthiques pour certains. C’est peut-être moins troublant que d’asservir électroniquement des êtres vivants. Quoi qu’il en soit, les humains ont toujours eu des sentiments forts concernant le traitement approprié et le respect des restes mortels. L’utilisation d’araignées est susceptible d’attirer beaucoup moins de condamnations que si la même recherche était menée avec une souris ou un hamster, par exemple. Essayez le même exploit avec un chat ou un chien, et vous pourriez vous attendre à ce que votre laboratoire soit fermé avec une rapidité remarquable.

Juste pour être clair, nous ne pensons pas que vous utiliserez de sitôt un pick-and-place basé sur une araignée. Mais les travaux dans le domaine de la nécrobotique nous en apprendront probablement beaucoup sur le fonctionnement du corps des animaux et des insectes. Ils peuvent également guider le développement de nos propres créations robotiques ou biomécatroniques. En tout cas, la quête du savoir nous présente souvent des chemins étranges et sinueux à suivre. Et parfois, juste parfois… ces chemins sont couverts d’araignées.