Qu’est-ce qu’un actionneur souple ?
Un actionneur souple est un mécanisme qui convertit l’énergie d’une source en mouvement physique.
Ainsi, les turbines à eau et les éoliennes peuvent être considérées comme un type d’actionneur.
En général, les mécanismes qui imitent le mouvement des muscles et des articulations qui font bouger les doigts sont appelés ainsi.
Les actionneurs souples, quant à eux, se réfèrent à des mécanismes dans lesquels des matériaux légers et flexibles qui réagissent aux changements environnementaux ou aux stimuli externes. Par exemple le sel, les solvants ou la chaleur agissent de la même manière que les actionneurs.
Ils diffèrent des actionneurs parce qu’ils sont légers et peuvent répondre de manière flexible aux changements environnementaux ainsi qu’aux stimuli externes.
Utilisations des actionneurs souples
Les actionneurs souples sont utilisés dans les muscles artificiels en raison de leur légèreté et de leur flexibilité. Ces produits imitent le fonctionnement des muscles humains grâce à ce type d’actionneurs. Ils sont utilisés dans les robots et les machines lourdes.
Outre les muscles artificiels, on peut trouver ces actionneurs souples dans les organes artificiels tels que les cœurs et les anus.
Ils servent également dans une variété d’autres industries et domaines, par exemple dans les secteurs de la construction et des soins infirmiers. Dans ces exemples, les travailleurs exercent une forte pression sur leur dos en raison des déplacements quotidiens des soignants et des charges lourdes.
C’est pourquoi on utilise des vêtements de soutien dorsal à base d’actionneurs souples. Il s’agit de muscles artificiels qui permettent d’assister les mouvements et des combinaisons musculaires.
De plus, on se demande encore aujourd’hui si les actionneurs souples sensibles aux stimuli externes sont capables de produire de l’électricité en réponse à des changements de température. Cette question est toujours à l’étude.
Actionneurs souples en robotique
Les actionneurs souples sont adaptables à la forme, flexibles, extensibles, légers et peu coûteux.
Un autre de ses avantages est la disponibilité des matériaux. Ils sont stables dans l’air et ne produisent pas de bruit lors de leur fonctionnement.
Ils réagissent également de manière passive dans des géométries complexes et fonctionnent de manière stable avec peu ou pas de commande.
De plus, les actionneurs souples sont également des matériaux respectueux de l’environnement, car ils se déforment de manière significative même avec une faible puissance.
Ces caractéristiques se traduisent par un comportement unique lorsque l’on les compare aux actionneurs conventionnels.
C’est pourquoi ce type d’actionneurs ont été utilisés ces dernières années, en particulier dans le domaine de la robotique. Ils sont activement développés au sein de ce dernier pour fonctionner dans des conditions extrêmes et sous l’eau.
Par exemple, la prochaine génération de matériaux en caoutchouc peut être dilatée et contractée par le courant électrique. Les actionneurs souples les incorporant peuvent être alors utilisés dans les bras de robots.
Le gel de PVC est également utilisé comme actionneur souple dans les robots portables, tels que les combinaisons musculaires.
Principe des actionneurs souples
Les actionneurs souples peuvent être utilisés de différentes manières, en fonction des matériaux utilisés et de leur fonctionnement. Quelques extraits sont donc expliqués dans cette section.
Les muscles artificiels dotés d’actionneurs souples sont généralement actionnés par des réactions chimiomécaniques. Une réaction chimiomécanique est un mouvement mécanique initié par un changement de température, un échange de solvant, une addition chimique ou un stimulus tel que la lumière ou un champ électrique.
Par exemple, dans une forme activée par un changement de température, on utilise de l’acide polyméthacrylique (PMAA). Ce dernier forme des complexes intermoléculaires par liaison hydrogène avec du polyéthylène glycol en solution aqueuse.
Cette méthode fonctionne sur la base de l’équilibre entre les polymères. Ainsi, lorsque la concentration de polyéthylène glycol augmente dans la solution aqueuse, celle-ci rétrécit à des températures plus élevées.
Le gel à mémoire de forme formé par cette méthode peut être remodelé autant de fois que nécessaire par traitement à l’éthanol.
Classification des actionneurs souples
La classification des actionneurs souples peut être divisée en fonction des matériaux utilisés. Certains d’entre eux sont décrits et expliqués ci-dessous.
Les actionneurs à gel polymère
Il s’agit d’un type d’actionneurs souples dans lesquels le gel polymère est utilisé comme matériau. Le matériau commence à se déformer lorsqu’une tension est appliquée. Ces actionneurs ont attiré l’attention en raison de leur réactivité, de leur légèreté, de leur faible coût de production et de leur grande efficacité en matière de conversion d’énergie.
Les actionneurs à polymère conducteur
Les actionneurs polymères conducteurs sont un type d’actionneurs souples, où des matériaux polymères conducteurs tels que le polypyrrole (PPy), le polythiophène et la polyaniline (PANI) sont utilisés comme matériaux. L’actionneur se compose d’un matériau polymère conducteur et d’une contre-électrode placée dans un électrolyte contenant des ions. Le matériau polymère conducteur se dilate et se contracte lorsqu’une tension est appliquée entre eux.
Parmi les autres types d’actionneurs souples, on peut citer les actionneurs élastomères et les actionneurs à nanotubes de carbone.