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Préhenseurs universels en métal liquide pour une manipulation douce, adaptable et multi-échelle

2026-03-06 · Retour à l’index

Un robot mou qui se9coule comme une cellule vivante

Imaginez une main robotique capable de cueillir avec douceur un ake9nion de pissenlit, un poisson vivant, un grain de poussie8re et un fruit lourd, le tout avec le meame petit dispositif — et de le faire sous le2u, dans de le2acide ou en plein air. Cette étude pre9sente exactement cela : un « pre9enseur universel » en me9tal liquide qui se9coule et se reconfigure comme une ame9be, permettant aux machines de manipuler des objets trop fragiles, trop petits ou trop irre9guliers pour les robots actuels.

Pourquoi saisir en douceur est si difficile

Les mains robotiques classiques excellent pour saisir des objets robustes et re9guliers, comme des boeetes ou des outils, mais elles peinent avec des cibles de9licates, molles ou microscopiques. Les mains e0 plusieurs doigts peuvent e9craser des objets fragiles ou rater les tre8s petits. Les pre9enseurs qui enferment des objets dans des poches souples ou utilisent des grains qui se bloquent se9parent peuvent se9adapter aux formes, mais ils exigent souvent des pompes ou des chauffages volumineux et ne peuvent pas toujours retenir des cre9atures vives ou des pie8ces minuscules en mouvement. Les outils adhe9sifs peuvent attraper des puces ou des fibres microscopiques, mais ils peinent e0 les rele2cher sur commande. Dans les usines, les laboratoires et la recherche biologique, subsiste un vide important : comment saisir puis rele2cher proprement tout, des organismes vivants aux microdispositifs, sur une gamme de tailles énorme et dans des environnements tre8s varie9s.

Emprunter un stratage8me aux ame9bes

Les ame9bes, organismes unicellulaires, re9solvent ce proble8me avec un corps qui se comporte comme un fluide tre8s mou. Elles se9coulent autour de leur proie, le2enveloppent, puis la pressent. Les chercheurs imitent cette strate9gie avec des gouttes de me9tal liquide e0 base de gallium me9lange9es e0 de minuscules particules de fer. c0 tempe9rature ambiante, ces me9taux restent liquides, mais leur tension de surface peut changer de manie8re spectaculaire lorsque2on applique une petite tension e9lectrique. Dans le nouveau pre9enseur universel en me9tal liquide, une goutte repose dans une cavite9 souple imprime9e en 3D, en contact avec une fine couche de liquide sale9. Lorsque2on envoie un signal e9lectrique, la tension de surface du me9tal devient quasiment nulle et il se de9ploie, se9enroulant autour de le2objet proche — que2il se2agisse de2une billes de verre, de2une coquille tordue ou de2un ver vivant — aussi bien dans les liquides que dans le2air.

Du flux mou e0 le2une prise forte

Pour transformer cette goutte fluide en une main ferme, le2appareil utilise le magne9tisme. Comme le me9tal contient des particules de fer, le2activation de2une bobine e9lectromagne9tique sous la cavite9 fait que le fluide se comporte davantage comme un solide mou. Le me9tal enroule9 se9emboeete alors e0 la surface de le2objet, lui confe8rant une force surprenante. Le pre9enseur peut tenir des objets pesant jusque2e0 environ 200 grammes — comme des poivrons, des oranges ou du brocoli — tout en fonctionnant e0 le2e9chelle du millime8tre. Les versions plus petites sont particulie8rement efficients, soutenant des charges plus de mille fois supe9rieures e0 la masse du me9tal liquide que2elles contiennent. Paralle8lement, la pression de contact peut eatre maintenue aussi basse que2environ 10 pascals, bien en dessous de ce qui endommagerait du tofu, des algues ge9lifiantes ou de nombreux petits animaux, ce qui le rend exceptionnellement doux.

Rele2cher e0 la vitesse de le2e9clair

Rele2cher des objets minuscules est souvent plus difficile que de les saisir, car des forces invisibles comme le2adhe9rence et la tension de surface les font coller. Ici, le meame me9tal liquide offre une solution inte9gre9e. En changeant le signal e9lectrique, la tension de surface du me9tal revient e0 une valeur tre8s e9leve9e. La goutte se re9tracte, un peu comme un e9lastique tendu qui se rompt soudainement, projetant au loin ce que2elle tenait. Les expe9riences montrent que2un cheveu humain ou des particules microscopiques peuvent eatre lance9s en quelques millie8mes de seconde, atteignant des accéle9rations allant jusque2e0 environ 42 fois la gravitation terrestre — plus rapide que tout autre pre9enseur rapporte9. Fait important, les chercheurs peuvent re9gler cette vitesse de libe9ration en ajustant la tension, troquant puissance contre se9curite9 lorsque2ils manipulent des e9chantillons particulie8rement fragiles.

Manipuler du vivant sans lui nuire

Pour ve9rifier si de telles actions spectaculaires sont sans danger pour les tissus vivants, le2e9quipe a utilise9 le pre9enseur pour de9placer de jeunes embryons de ze9bre9s — de petites sphe8res sensibles souvent utilise9es en laboratoires de biologie. Compare9 e0 une pipette standard, le2outil en me9tal liquide a ope9re9 beaucoup plus vite et avec un taux de re9ussite supe9rieur, sans que les embryons ne montrent de signes supple9mentaires de stress, de de9formations ou de2alte9ration du mouvement pendant leur de9veloppement. Le pre9enseur a aussi attrape9 des cafards rapides, des lombrics qui se tortillent et des alevins glissants sans dommage apparent, laissant entrevoir des usages futurs en e9cologie, aquaculture et recherche biome9dicale of9 une manutention pre9cise mais douce est essentielle.

Une nouvelle forme de toucher robotique universel

Le2e9tude montre que2en contrf4lant comment une goutte de me9tal liquide se9coule, se raidit et se re9tracte, un seul dispositif peut saisir et rele2cher activement des objets couvrant e0 peu pre8s 14 ordres de grandeur en masse, des billes microscopiques aux produits du quotidien, et ce dans le2air, le2eau de mer, des solutions alcalines ou acides. Pour les non-spe9cialistes, le message cle9 est que les robots ne2ont plus besoin de2une main diffe9rente pour chaque te2che : un unique pre9enseur en me9tal liquide, semblable e0 une ame9be, pourrait un jour permettre aux machines de2interagir en toute se9curite9 avec tout, des cellules vivantes aux e9lectroniques fragiles, apportant un toucher plus adaptable, doux et pre9cis e0 le2industrie et e0 la me9decine.

Citation: Chen, X., Zhang, M., Cao, L. et al. Liquid metal universal grippers for gentle, adaptable, multiscale manipulation. Nat Commun 17, 3548 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70313-6

Mots-clés: robotique molle, métal liquide, préenseur universel, manipulation à le9chelle microscopique, manutention biome9dicale