Des chercheurs du MIT Media Lab et du Politecnico di Bari viennent de publier dans Science Robotics un type inédit de muscle artificiel. Ces fibres électrofluidiques fonctionnent sans moteur, sans pompe externe et sans bruit. Elles se contractent en un tiers de seconde, génèrent 50 watts par kilogramme (comparable au muscle squelettique humain) et soulèvent jusqu’à 200 fois leur propre poids.
Deux technologies fusionnées en une seule fibre
Le système combine deux composants miniaturisés. Le premier est un actionneur fluidique souple appelé « thin McKibben actuator », inspiré des pneumatiques souples utilisés en soft robotics. Le second est une micropompe à l’état solide basée sur l’électrohydrodynamique (EHD), qui déplace un fluide diélectrique par injection de charges électriques, sans aucune pièce mobile.
Jusqu’ici, les actionneurs fluidiques souples nécessitaient une infrastructure hydraulique externe volumineuse et bruyante. C’était le principal obstacle à leur utilisation sur des robots mobiles ou des prothèses. « Cette dépendance aux équipements externes rendait leur intégration très difficile dans les systèmes compacts et légers », explique Ozgun Kilic Afsar, doctorant au MIT Media Lab et premier auteur de l’étude.
Organisés comme de vrais muscles biologiques
Les fibres sont disposées en configuration antagoniste : quand l’une se contracte, l’autre s’allonge, exactement comme le biceps et le triceps travaillent ensemble pour plier le bras. Une micropompe d’à peine quelques millimètres, logée entre deux actionneurs McKibben, pousse le fluide dans un circuit fermé.
« Nous n’avons pas choisi cette configuration par simple biomimétisme », précise Afsar. « Nous avions besoin de stocker le fluide à l’intérieur même du muscle, sans réservoir externe. » Cette architecture élimine le besoin de réservoir ouvert, l’un des derniers verrous techniques des pompes EHD en conditions réelles.
Des performances concrètes et mesurables
En laboratoire, les résultats parlent d’eux-mêmes. Un faisceau de fibres soulève et déplace une charge de 4 kg (200 fois le poids du faisceau) sur 30 mm. Un autre montage, équipé de plusieurs pompes en parallèle, propulse un bras de levier à 180 mm/s et projette de petits objets en moins d’un dixième de seconde.
Tissées dans un manchon souple, ces mêmes fibres plient un bras robotique de 40 degrés tout en restant assez souples pour permettre une poignée de main amicale. Le silence de fonctionnement et l’absence totale de vibrations mécaniques ouvrent la porte à des usages au contact direct du corps humain.
Prothèses, exosquelettes, robots souples : les applications se dessinent
Les applications potentielles sont larges : prothèses actives, exosquelettes d’assistance, robots souples pour la chirurgie ou la rééducation. Le format fibre permet de les tisser, tresser ou enrouler comme des textiles, offrant une flexibilité de conception que les servomoteurs classiques ne permettent pas.
Les chercheurs notent qu’il faut encore améliorer la durabilité à long terme et optimiser la gestion thermique pour les usages intensifs. Les fibres doivent être pré-pressurisées pour éviter la cavitation du fluide, un phénomène qui peut dégrader la pompe. Reste que cette avancée rapproche sensiblement les robots souples des capacités du corps humain.
