Actuation souple bioinspirée – BioSoftAct

Les structures biologiques naturelles, par exemple les plantes et les insectes, sont une fantastique source d'inspiration pour des stratégies où le contrôle de la forme et du mouvement repose souvent sur des unités élémentaires en interaction qui présentent un mécanisme d'actionnement simple. Ce projet s'appuie sur ces stratégies bioinspirées pour concevoir et formaliser une nouvelle classe de structures souples qui se dilatent, changent de forme ou répondent à un stimulus externe en exploitant les effets collectifs d'un réseau ordonné et désordonné d'actionneurs. Le couplage physique entre les actionneurs conduit à l'émergence de dynamiques non linéaires complexes. Le projet s'intéresse au contrôle dirigé de ces effets collectifs, qui doivent d'abord être compris de manière prédictive et ensuite exploités pour leurs fonctions. Spécifiquement, je me concentrerai sur trois mécanismes d'actionnement, allant de simples actionneurs hydrauliques dans les réseaux organisés à des actionneurs instables couplés dans les réseaux désordonnés : (i) l'expansion hydraulique de l'aile de la drosophile, (ii) l'instabilité élastique dans le déploiement rapide d'une plante carnivore et (iii) les hétérogénéités dynamiques dans l'assemblage dense de ?bers désordonnés chez Marchantia. Dans les trois cas, je vais d'abord caractériser les changements de forme structurelle au niveau de l'organe et du tissu et construire une compréhension fondamentale de l'actionnement biomécanique. Main dans la main avec l'observation directe des systèmes biologiques, je développerai des expériences modèles en utilisant des techniques de fabrication additive et de prototypage rapide pour réduire la complexité du système à ses ingrédients physiques essentiels, rationaliser les processus d'actionnement et comprendre les mécanismes physiques soutenus par la théorie et le calcul. J'aborderai le problème inverse, en optimisant la disposition spatiale des actionneurs individuels pour programmer la forme cible et la réponse mécanique et dynamique de la structure. Enfin, je transférerai ces mécanismes robustes à des applications d'ingénierie à toutes les échelles, des structures spatiales déployables aux robots mous et aux dispositifs médicaux.