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Comme son nom l'indique, μTUM - où TUM est l'abréviation de l'anglais tumbling (faire la roulade) -, est un robot de taille microscopique qui se déplace en culbutant sur lui-même grâce à un champ magnétiquechamp magnétique. L'objet en polymèrepolymère, façonné par photolithographiephotolithographie - un procédé couramment employé dans la production des semi-conducteurssemi-conducteurs -, prend la forme d'un rectangle plat, dont les deux bouts plus épais sont aimantés, tandis que la zone du milieu est non magnétisée.
Le microrobot mesure 400 × 800 μm, soit 0,4 sur 0,8 mm, ce qui le rend plus petit qu'une tête d'épingle. Il peut rouler sur son côté le plus long, ou sur son côté le plus court, selon l'alignement des particules magnétiques incrustées à ses extrémités. Il peut atteindre une vitessevitesse de 48 mm/s en milieu sec, ce qui équivaut à une distance égale à 60 fois sa taille par seconde ! Dans les milieux humides, μTUM peut atteindre une vitesse de 13,6 mm/s, soit 17 fois sa taille.
Dans cette vidéo, les concepteurs du μTUM vantent les mérites de leur microrobot tout-terrain. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais apparaissent alors. Cliquez ensuite sur la roue dentée à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire ». Choisissez « Français ». © Purdue University Mechanical Engineering, YouTube
Ce microrobot est dans la course pour une application en biomédecine
Les chercheurs de la Purdue University's School of Mechanical Engineering et de la Lawrence Technological University qui ont conçu μTUM l'ont soumis à un véritable parcours du combattant. Le microrobot s'est montré capable de franchir des bosses et des fossés, dans des milieux secs, humides ou visqueux, tels l'eau, l'huile de siliconesilicone, le miel... Il peut également escalader une pente inclinée de 60°, sèche ou humide. Toutes les prouesses de ce petit robot sont détaillées dans une publication parue dans le journal Micromachines.
Si aucun terrain ne fait peur à ce microrobot, il reste cependant vulnérable aux contraintes du milieu. À l'échelle microscopique, en effet, les microrobots sont à la merci des forces électrostatiquesélectrostatiques et des forces de van der Waalsforces de van der Waals agissant entre les atomesatomes ou les moléculesmolécules. Ces forces plaquent le microrobot au sol. D'autre part, les fluides très visqueux, comme l'huile de silicone, freinent le déplacement. Les chercheurs ont donc misé sur un mode de locomotion particulier -- les roulades -- et sur un champ magnétique tournant, c'est-à-dire un champ dont la direction varie. Cela permet au robot de rester en permanence en contact avec le sol : les frottements créent de l'adhérence et facilitent l'escalade des obstacles.
La petite taille de μTUM est frappante quand elle est comparée à un cent de dollar américain (diamètre : 1,9 cm). Le petit robot aux extrémités noires est visible au centre de l’image. © Purdue University, Georges Ada
Les concepteurs de μTUM ambitionnent de le voir un jour intéresser la biomédecine. Sa petite taille, son autonomie, sa capacité à surmonter des obstacles et se déplacer dans des milieux difficiles -- comme ceux du corps humain -- font de lui un candidat tout désigné. Il servirait alors de véhicule de transport pour un médicament qui serait administré in vivoin vivo dans un organe ciblé. La cargaison pourrait être installée sur le dosdos de μTUM, entre les deux bords aimantés. Les chercheurs envisagent également de barder le microrobot de capteurscapteurs ou de caméras pour le guider à l'intérieur du corps.
Le saviez-vous ?
Le terme microrobot désigne des robots de taille micrométrique et millimétrique. Les robots qui sont à l'échelle nanométrique, 1.000 fois plus petite que le micromètre, sont appelés des nanorobots.
Des robots de ce type représentent l'avenir de la biomédecine, car ils peuvent se faufiler à l'intérieur des organes, ou encore dans les vaisseaux sanguins. Les chercheurs s'échinent donc à en développer à des échelles de plus en plus réduites. Leurs potentielles applicationsapplications sont effectivement innombrables et incluent le traitement du cancer.
Ce qu’il faut
retenir
- μTUM est un robot de taille microscopique, qui se déplace en roulant sous l’action d’un champ magnétique. Il devrait trouver une application en biomédecine, comme bon nombre de microrobots concurrents.
