Le gonflage du cadavre d’araignée crée un jeu de griffe robotique de cauchemars

Peu de temps après la création du Preston Innovation Lab à l’Université Rice, l’étudiante diplômée Faye Yap était en train de réorganiser certaines choses lorsqu’elle a remarqué une araignée morte recroquevillée dans le couloir. Curieuse de savoir pourquoi les araignées se recroquevillent lorsqu’elles meurent, elle a fait une recherche rapide pour trouver la réponse. Et cette réponse – essentiellement, l’hydraulique interne – a conduit à une inspiration délicieusement morbide : pourquoi ne pas utiliser les corps d’araignées mortes comme de minuscules pinces pneumatiques pour saisir et manœuvrer de minuscules pièces électroniques ?

Yap et ses collègues, dont le conseiller Daniel Preston, ont fait exactement cela. Ils ont transformé une araignée-loup morte en un outil de préhension en une seule étape d’assemblage, lançant essentiellement un nouveau domaine de recherche qu’ils ont effrontément surnommé « nécrobotique ». Ils ont décrit le processus en détail dans un nouvel article publié dans la revue Advanced Science. Les auteurs suggèrent que le préhenseur pourrait être idéal pour les tâches répétitives délicates « pick-and-place » et pourrait éventuellement être utilisé un jour dans l’assemblage de la microélectronique.

Le laboratoire de Preston est spécialisé dans la soi-disant robotique douce, qui évite les plastiques durs, les métaux et l’électronique habituels au profit de matériaux plus non traditionnels. Les hydrogels et les élastomères, par exemple, peuvent servir d’actionneurs alimentés par des réactions chimiques, la pneumatique ou même la lumière. Les roboticiens ont également longtemps trouvé l’inspiration pour leurs conceptions dans la nature, étudiant la locomotion d’animaux tels que les guépards, les serpents, les insectes, les étoiles de mer, les méduses et les pieuvres. (Voir, par exemple, notre histoire sur le développement de l’OctaGlove, conçu pour saisir des objets glissants sous l’eau.)

Comptez les araignées parmi ces créatures qui continuent de fasciner et d’inspirer la robotique, grâce à la façon dont leur corps intègre à la fois des composants rigides et mous. Il y a aussi le moyen unique par lequel ils contrôlent leurs jambes. « Les araignées n’ont pas de paires de muscles antagonistes, comme les biceps et les triceps chez l’homme », a déclaré Yap. «Ils n’ont que des muscles fléchisseurs, qui permettent à leurs jambes de se replier, et ils les étendent vers l’extérieur par pression hydraulique. Lorsqu’ils meurent, ils perdent la capacité de pressuriser activement leur corps. C’est pourquoi ils se recroquevillent. Nous voulions trouver un moyen de tirer parti de ce mécanisme.

D’anciens chercheurs ont conçu des pneumatiques, des articulations et des muscles inspirés des araignées, mais la fabrication de ces composants à de si petites échelles nécessite généralement plusieurs étapes minutieuses. Il existe également des systèmes biohybrides basés sur des matériaux biologiques vivants ou actifs, mais Yap et al. notez que ceux-ci demandent un entretien minutieux et précis. Un article mémorable a rapporté contrôler une araignée vivante avec des stimulations électriques, et les scientifiques ont trouvé des utilisations pour la soie d’araignée et les exosquelettes d’araignées mues. Mais dans l’ensemble, « l’incorporation de matériaux biotiques dérivés du corps de l’araignée lui-même n’a pas encore été explorée », ont écrit les auteurs.

En fait, le laboratoire de Preston pourrait être le premier à réutiliser les cadavres réels d’araignées mortes comme matière première pour les composants robotiques. Et cela ne demandait pas beaucoup d’efforts pour le faire. Le prosoma d’une araignée, ou chambre hydraulique, contient des valves internes qui permettent à la créature de contrôler chaque patte individuellement. Une fois que l’araignée meurt, ce contrôle a disparu et les pattes fonctionnent à l’unisson. C’était un avantage pour Yap et al.’s prévoit de transformer l’araignée en un dispositif de préhension.

Tout ce qu’ils avaient à faire était d’insérer une aiguille dans le prosoma d’une araignée morte et de la fixer au corps de l’araignée avec de la superglue pour former un joint hermétique. Ils ont juste placé une goutte de superglue sur la tige de l’aiguille et ont laissé jouer la minimisation naturelle de l’énergie de surface. La gravité a tiré la gouttelette vers le bas de la tige jusqu’à ce qu’elle entre en contact avec la cuticule de l’araignée et forme un ménisque le long de l’interface entre l’aiguille et la cuticule, ce qui a entraîné un joint étanche à l’air lorsque la colle a durci. L’ensemble du processus a pris 10 minutes.