FEMTO-ST récompensé par un micron d’or pour un robot miniature à 7DDL

Le laboratoire Femto-ST a reçu l’un des 5 microns d’or attribués par le jury d’experts du salon Micronora, pour son robot miniature, conçu comme étant le plus dextre existant à ce jour grâce à ses 7 degrés de liberté permettant la micromanipulation et le microassemblage dans des espaces extrêmement confinés...

Le dispositif a été conçu et réalisé par des chercheurs et ingénieurs des équipes de Nanorobotique et de Micro-Nano Robotique Biomédicale du département AS2M de l’institut FEMTO-ST qui sont reconnus au niveau international pour leurs expertises dans les domaines de la robotique et de l’intelligence artificielle, pour des applications de manipulation et d’assemblage automatisé aux échelles micro et nanométriques.

FEMTO-ST récompensé par un micron d’or pour un robot miniature à 7DDL

Le dispositif proposé est le premier robot parallèle intégrant la fonction de préhension, en plus des six mobilités de manipulation (trois rotations et trois translations), d’où son nom micromanipulateur à 7 DDL (degrés de liberté). Sa structure cinématique ainsi qu’une variante à 4 DDL ont été brevetées en 2018. Les mouvements en translation et en rotation ainsi que la fermeture de l’organe terminal (une pince par exemple) sont commandés par les déplacements de huit actionneurs fixés à la base du robot. Cette disposition permet une grande dextérité de mouvement dans un volume extrêmement compact. Le micromanipulateur à 7 DDL est destiné d’une part au domaine industriel pour manipuler rapidement des produits ou composants de faibles dimensions, au domaine médical d’autre part pour réaliser des opérations de chirurgie mini-invasive, ou encore aux applications présentant des contraintes fortes d’encombrement comme la manipulation dans un microscope électronique à balayage (MEB).

Trois démonstrateurs ont été réalisés pour valider le concept avec différentes technologies et différentes dimensions, le plus petit démonstrateur mesurant 1 cm3, ce qui en fait également la plus petite structure robotique au monde ayant 7 DDL !

Cette structure a été fabriquée à l’aide d’un nouveau procédé ayant fait l’objet d’une publication dans le Journal of Micromechanics and Microengineering. Ce procédé permet d’intégrer des éléments en élastomère dans une structure en silicium réalisée en salle blanche. Les articulations sont donc élastiques, ce qui permet de supprimer les jeux mécaniques et les frottements secs tout en garantissant une grande plage de déplacement.

Le laboratoire prévoit de poursuivre ses recherches sur les aspects scientifiques et technologiques. Tout d’abord, le développement d’un modèle mathématique de la structure encore plus fidèle permettrait de commander le robot de façon plus rapide et plus précise. Ensuite, l’intégration de capteurs et d’actionneurs plus compacts et plus performants est aussi prévue afin d’atteindre les performances désirées (plusieurs dizaines opérations par seconde avec une précision micrométrique). Enfin, la miniaturisation de la structure est aussi prévue puisque le processus de fabrication développé permettrait d’ores et déjà de réaliser la même structure à une échelle 5 à 10 fois plus petite que le robot existant, ce qui permettrait de descendre jusqu’au mm3. Dans ce cas, une assistance robotisée sera nécessaire afin d’assembler la structure robotique sur les actionneurs.

Le projet a été financé en partie par la région Bourgogne-Franche-Comté, par l’ANR via l’Equipex ROBOTEX et par la SATT Sayens. Un projet de pré-maturation est par ailleurs prévu avec la SATT, suite à une étude de marché concluante et à des marques d’intérêts de plusieurs acteurs économiques.

Deux applications sont privilégiées : la nanomanipulation pour réaliser des nanocapteurs, nouvelles générations de capteurs capables de détecter des molécules (gaz toxiques, substances explosives, etc.), des cellules (diagnostic du cancer, etc…) et la robotique chirurgicale où l’enjeu réside dans la fiabilité de la structure, marché sur lequel le robot de FEMTO-ST offre 7DDL à l’intérieur du corps humain, là où le leader mondial n’en propose que 5.

Contact : Redwan Dahmouche, redwan.dahmouche@femto-st.fr

www.femto-st.fr/fr