Le manipulateur utilise des ondes sonores pour faire léviter et tenir des objets

Dans ce qui semble être un paradoxe, des chercheurs de l’ETH Zürich ont mis au point un manipulateur robotique qui peut saisir et manipuler de petits objets sans les toucher. Utilisant des ondes ultrasoniques, le nouveau manipulateur créé par Marcel Schuck, membre pionnier de l’ETH, pourrait être utilisé pour manipuler des objets minuscules et fragiles, y compris des pièces de montres de précision.

Les manipulateurs ou les mains d’un robot ont subi de grands changements au cours des dernières décennies, les pinces rudimentaires ayant fait place à des dispositifs plus complexes et plus sensibles, conçus pour une grande variété d’applications, allant du retournement de hamburgers à la capture de méduses. Malheureusement, même les manipulateurs les plus délicats en métal et en plastique peuvent être un peu rudes, et même les pinces les plus souples développées pour manipuler des objets fragiles risquent de contaminer l’objet manipulé.

Idéalement, le meilleur manipulateur est celui qui ne touche pas du tout un objet et Marcel Schuck en a trouvé un qui n’entre en contact avec rien d’autre que des ondes sonores. Le prototype de cet appareil est un bras robotique de laboratoire et la « main » est en fait une paire de demi-sphères imprimées en 3D qui lui donnent l’apparence d’une boule de glace high-tech.

Marcel Schuck et son manipulateur à ultrasons

Le principe du nouveau manipulateur est ce qu’on appelle la « lévitation acoustique », connue depuis huit décennies et qui consiste à créer, par des ondes ultrasonores, un champ de pression qui ne peut être vu ou entendu par l’homme mais qui est suffisamment puissant pour soulever de petits objets. Si un certain nombre de ces champs ou points de pression sont utilisés, ils se superposent les uns aux autres, ce qui permet de manipuler l’objet comme avec des doigts invisibles.

Le manipulateur de Marcel Schuck dispose d’un ensemble de très petits haut-parleurs installés à l’intérieur des deux demi-sphères. Grâce à un logiciel écrit par Marc Röthlisberger, doctorant à l’ETH, les points de pression peuvent être contrôlés – on espère qu’un jour, ce contrôle pourra être effectué en temps réel. De cette manière, un objet peut être suspendu, déplacé ou manipulé d’une autre manière sans être touché, avec une grande précision et à faible coût.

Réseau de haut-parleurs au cœur du manipulateur

L’ambition ultime de Marcel Schuck est de trouver des applications pratiques pour la robotique sans contact, en particulier dans le domaine des micropuces ou de l’horlogerie. « Les roues dentées, par exemple, sont d’abord enduites de lubrifiant, puis l’épaisseur de cette couche de lubrifiant est mesurée », dit-il. « Même le plus léger contact pourrait endommager la fine pellicule de lubrifiant ». La production de micropuces est une autre application potentielle de cette technologie.

Un objectif plus immédiat est de produire un kit de développement pour les clients potentiels et de créer une entreprise début 2021.

https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2020/01/the-robot-that-grips-without-touching.html