De l’utilisation de « pièces naturelles» en

Robotique

Assemblage de 2 pinces de crabe tourteau au niveau du second tarse

Une esthétique indéniable !

La Nature, pour peu qu’on y regarde de près fourmille de réalisations extraordinaires on le sait…

Le gros problème des « constructions » naturelles est qu’en général dès que la vie les a quitté, les éléments constitutifs se dégradent rapidement pour retourner à un état primaire utilisé par les vies futures …

Sommes toute on est berné comme dans un rêve dès que l’on veut « saisir » ses constructions fantastiques pour en faire les nôtres !

On peut bien sur utiliser le bois pour la charpente, les os pour faire des pointes de flèches ou des ocarinas, du bambou pour réaliser du béton armé ( de bambou ! ..mais si ! ), du cuir pour les chaussures, mais ce sont des utilisations « triviales » et primitives du matériau vivant n’utilisant que la matière et non l’architecture du vivant !

Pour le mécanicien ou l’architecte voire l’informaticien passionné de neurologie c’est frustrant, car il en faut du travail pour obtenir une copie approximative d’une structure dont la Nature nous montre tant d’exemples parfaits et qui s’évanouissent dès lors qu’on veut les appréhender !

Si l’on fait abstraction de compassion vis-à-vis de nos semblables ou du vivant sensible en général, on peut s’enorgueillir de quelques résultats peut-être : je pense aux expériences faites en déni de toute souffrance comme le siècle passé nous en a malheureusement donné d’horribles exemples, et aussi à certaines « expérimentations » qui sont peut-être encore faites aujourd’hui …

On voit encore des singes ou des chats « boulonnés » par quelque savant fou et à qui on envoie des décharges électriques pour visualiser les réactions de l’encéphale…

De telles expériences ne peuvent que nous bouleverser pour les plus perverses ou au moins nous mettre mal à l’aise éthiquement même si elles aboutissent parfois à de réels progrès dans la connaissance.

Sans aller si loin quand j’étais enfant nous percions des hannetons avec une épingle pour les faire voler autour d’un fil …et ça marche très bien !

Il existe des modélistes faisant voler leurs avions tractés par des mouches dont on a collé à la cyano l’abdomen à un fil !

Est-ce que quand c’est gros c’est mal et quand c’est petit ça va ? …

Le cas des crustacés plus de châssis ! …la caisse est porteuse ! ( Citroën )

Sans chercher dans tous les domaines ( la carapace de chitine des insectes par exemple est très intéressante ) les crustacés ont à l’égard de la pérennité un statut particulier:

En effet leur carapace de calcaire garde après leur mort et pour très longtemps, pourvu qu’on en prenne soin, toutes ses valeurs architecturales !

Et pour le roboticien c’est une véritable aubaine surtout quand la bestiole est d’importance et qu’on peut y loger quelque chose !

Leurs articulations notamment conservent leur véritable perfection mécanique pérenne au-delà de la vie .

Les mammifères et les oiseaux ont des cartilages qui lubrifient en permanence leurs articulations et disparaissent en même temps qu’eux. De plus celles-ci sont maintenues en contact par des ligaments et dès la disparition de ces derniers la fonctionnalité en est détruite ( un squelette humain est très décevant à cet égard ! ), mais chez le crabe par exemple celles-ci se présentent sous la forme d’agencements dont les parties mobiles et fonctionnelles sont recouvertes d’une sorte d’émail lisse et indestructible ne présentant aucun jeu et n’ayant pourtant aucun point dur ( le Top pour un mécanicien ! ) et il suffit d’une goutte d’huile pour leur garantir une tenue mécanique fiable dans le temps bien après leur mort… !

De plus ces ajustements sont solidaires et n’ont pas besoin d’être assemblés et d’ailleurs on ne peut pas les désolidariser sans les détruire et sont protégés par des cils faisant office de balai pour les maintenir propre.

Les calculs de résistance des matériaux ont étés faits !

et les formes sont optimisées !

et c’est ( presque ) gratuit en plus ! ça dépend du poissonnier …

Articulation-type 1^er tarse chez le crabe tourteau

A droite en rouge le pivot ou « cœur »

Je n’étudierais ici que l’articulation du premier au second tarse qui peut, par sa morphologie être utilisé pour nos réalisations mécaniques.

Plus ou moins grosses selon la taille de l’animal elles se présentent ainsi chez le crabe et les autres crustacés marins de chez nous :

Elle se compose de deux pivots diamétralement opposés de 5 Cm environ « venus de fonderie » avec une couronne pseudo elliptique creuse permettant le passage des muscles reliés directement à la structure au points d’action et protégés par des soufflets flexibles qui hélas se détériorent par dessèchement avec la mort de l’animal.

Seuls les « cils » qui protègent les parties mobiles demeurent un certain temps.

De plus on peut choisir la taille de l’animal ( et donc du déjeuner ! ) en fonction du projet à réaliser !

Cette articulation offre un angle de débattement d’environ 90° ( de « butée » à butée )

Par « construction » les deux pivots travaillent dans les deux sens en cas de poussée axiale, Les efforts sont donc répartis également sur les deux pivots.

On peut en couper la partie fonctionnelle pour l’utiliser dans des montages mécaniques.

Le matériau, poreux, se colle très bien à l’Araldite et se prête donc à toute incorporation de mécanisme artificiel.

On peut sans doute renforcer la structure de façon significative en l’imbibant de résine polyester avec un simple pinceau.

Essais destructifs :

Quel peut être la résistance de cette articulation ?

Ne travaillant pas au CNRS …. et ne disposant donc ni du temps ni du matériel nécessaire pour en faire une analyse fine vous allez voir que ma méthode en donne une idée mais reste expéditive quoique spectaculaire !

J’ai utilisé une très vieille articulation ! d’au moins 3 ans d’age !

que je n’avais pu me résoudre à jeter à la poubelle et qui devait me servir …à cette expérience ma fois !

Elle est ( était ) particulièrement grosse: 5,5 Cm de diamètre entre pivots.

Elle avait été lavée à l’eau de Javel et de ce fait était devenue blanche et très cassante ( à éviter ).

Je pouvais donc penser que mes essais seraient des minima ….

J’ai percé 2 trou dans les flancs d’un coté pour y passer une ficelle et de l’autre la ficelle passait sous l’articulation car il y avait trop peu de matière …

Mon unité de mesure était la bouteille de gaz ( vide 14 Kg) ou pleine ( 35 Kg ) et un poids de 5Kg ….

C’est pour dire la précision du test …

Eh bien cette articulation supporte encore très bien 13,9 +5 Kg soit 19 Kg malgré son grand age ! !

Et ce par 2 minuscules pivots de 1mm de diamètre enchâssés dans une chape guère plus importante !

Où le Trop est Trop !

Fort de l’expérience je décide d’essayer la bouteille pleine …..35Kg !

Explosion instantanée de l’articulation mais les pivots sont intact : les chapes seules ont cassé …

rupture également au niveau du trou percé pour la ficelle.

Les pivots ont tenu, les chapes ont éclaté, le pivot est toujours solidaire de l’une !

Le calcaire traité à la Javel semble bien être le problème est je pense qu’une articulation en «  bonne santé » doit tenir au moins 25 Kg …

J’en propose donc 2 idées d’emploi pour nos évolutions robotiques à l’aide d’exemples non exhaustifs !

Un cardan réalisable avec 2 articulations 

Si l’on admet les 20 Kg d’après l’expérience on peut donc disposer d’un couple de 0.5 Kg /M (pivots à 5 cm l’un de l’autre )

Si l’on admet une rotation possible sans échauffement des pivots de 4 tours /sec

On peut transmettre une puissance d’environ 125 Watts sur un tel cardan

Maintenant passez donc à table !

Avec une mayonnaise …. !

Et si on vous dit : « qu’est ce que tu regardes dans ton assiette …t’as pas fini ? » 

dites : « …des choses ! ! … »

si je reçois au moins 5 mails libellés : « ENCORE ! » … je ferai ( peut-être ) le prochain dossier sur : La Pince !