Page 9 - trends in automation 2.2013

L es geckos peuplent la terre depuis
plus de 50 millions d’années. Le
secret de leur succès est sous
leurs pattes. Les doigts de pieds
des petits grimpeurs possèdent une
énorme force d’adhérence. Une raison
suffisante pour les spécialistes Festo de
les imiter dans un projet de recherche ac-
tuel : le NanoForceGripper. Le préhenseur
bionique imite avec succès la patte du
gecko. Il est capable de saisir et de
relâcher la surface absolument lisse d’un
smartphone sans y laisser de traces.
Les nanoforces adhèrent fortement
Son nom est tout un programme. Le Nano­
ForceGripper, un prototype, fonctionne
avec des forces qui s’exercent au niveau
atomique et moléculaire : les forces dites
de Van-der-Waals. Ce sont également
celles dont se sert le gecko. Sans sécré-
tions collantes ou ventouses, le petit
grimpeur escalade des plans verticaux.
Son secret est dévoilé par le microscope
électronique : un véritable tapis de poils
très fins. Entre chacun de ces poils et les
molécules de surfaces lisses agit l’inter­
action de Van-der-Waals. La force d’un
petit poil est infime. Mais pour le gecko
comme pour le NanoForce Gripper, elle est
multipliée par 29 000 par cm 2. Le gecko
est ainsi capable de tenir jusqu’à 10 kg
d’une seule patte.
Lâcher en douceur par l’effet de nageoire
Le dessous du NanoForceGripper est
revêtu d’une feuille dite Gecko nanoplast.
Le préhenseur a été conçu dans son
ensemble en 2012 dans le cadre d’une
étude du Bionic Learning Network Festo.
Dans une installation pilote, il prélève
des smartphones sans prise mécanique,
en se posant directement à la surface
de l’écran. Pour pouvoir se détacher de
cette structure lisse, les chercheurs
Festo ont étudié de près le gecko et plus
précisément ses doigts. Le gecko dé-
tache ses poils, retenus par les forces de
Van-der-Waals, tout simplement en dé­
roulant ses pattes. Le NanoForceGripper
procède de la même façon en se servant
d’un autre principe bionique : l’effet
finRay qui imite les nageoires codales de
poissons. Lorsqu’une force est appliquée,
la structure de maintien du NanoForce-
Gripper, plane à l’origine, s’incurve. La sur-
face de maintien active, revêtue de la
feuille, rétrécit progressivement et l’objet
retenu se détache en douceur.
Maintien sans énergie
Le principe de détachement du Nano­
ForceGripper d’une surface repose sur
l’effet push-push. Le maintien sans
énergie et la préhension énergétiquement
efficace avec le mécanisme push-push
sont des nouveautés dans le domaine des
préhenseurs. Le NanoForceGripper
retient durablement la pièce prise sans
nécessiter d’énergie. Une faible force
antagoniste est uniquement requise pour
relâcher la pièce. Le mécanisme push-
push incorporé au préhenseur actionne
automatiquement la structure adaptative
lors du dépôt de la pièce saisie. Grâce
à sa structure innovante, le NanoForce-
Gripper se passe d’actionneurs ou de
commandes additionnels.
Réduction de la consommation
d’air comprimé
Cette étude de conception montre
ce que pourrait être une automatisation
énergétiquement efficace à l’avenir. Elle
illustre l’exploitation intelligente d’un
énorme potentiel d’économie d’énergie à
partir de composants d’automatisation
existants. La mise en œuvre de NanoForce-
Gripper permet de réduire durablement la
consommation d’air comprimé par rap-
port aux autres systèmes à aspiration.
Le préhenseur bionique ouvre donc de
nouvelles perspectives de préhension
« sans contact ». Il montre aussi de façon
impressionnante comment des technolo-
gies novatrices contribuent à une fabri-
cation industrielle durable selon le mot
d’ordre « de la nature pour la nature ».
www.festo.com/fr/nanoforcegripper
Le préhenseur sous microscope : la nanostructure de la feuille
grossie 400 fois.
Projet de recherche NanoForceGripper : le préhenseur bionique saisit
des smartphones grâce aux forces de Van-der-Waals et les relâche grâce
à l’effet FinRay.
Images animées :
Flashez simplement le code QR
et visionnez la vidéo.
Mécanisme push-push : Activation de
la structure sans actionneurs ni commandes
additionnels.
2.2013 trends in automation
Repères 8 – 9