L’innovation en robotique ne se tarit pas ! Que ce soit l’incroyable habileté de l’Optimus de Tesla ou Icub3, le robot qui permet à son utilisateur de voir à travers ses yeux, le secteur est en bonne santé. Une nouvelle frontière en robotique est sur le point d’être franchie : le développement de robots capables de se réparer automatiquement après avoir subi des dommages. Fortement inspirés par la capacité naturelle du corps humain à se guérir, plusieurs spécialistes comme Robert Shepherd de l’Université Cornell ou Benjamin Tee de l’Université de Singapour travaillent à concevoir des robots dotés de capacités de détection des dommages et de réparation autonome.
Un immense progrès, qui améliorerait la durabilité et l’efficacité des robots qui opèrent dans des milieux dangereux et en plus de réduire la production de déchets électroniques.
Autonomie et résilience : une nouvelle ère pour la robotique
Au cœur de cette petite révolution : l’usage de nouveaux types de polymères conjointement à des systèmes électroniques auto-réparables. Certaines techniques (comme la réaction de Diels-Alder) permettent à ces polymères de se régénérer une fois endommagés.
Lorsque ce matériau subit un dommage, cela entraîne une rupture des liaisons (forces d’attraction qui maintiennent ensemble les atomes dans les molécules ou les composés). Une fois chauffé et refroidi, ce matériau peut ensuite les rétablir seul et reprend ses propriétés initiales. La vidéo ci-dessous montre un polymère se réparant immédiatement après avoir été coupé.
Une équipe de chercheurs de l’Université Libre de Bruxelles dirigés par le mécanicien Bram Vanderborght ont également développé des polymères capables de se réparer à température ambiante.
Ces avancées permettraient de développer des robots beaucoup plus résilients, notamment ceux travaillant dans des conditions où un arrêt pour réparation n’est absolument pas envisageable. À long terme, le coût de production et de maintien de ces machines pourrait donc diminuer.
Des matériaux innovants pour une réparation efficace
Afin de progresser sur cette voie, il a été nécessaire d’intégrer des matériaux conducteurs au sein de polymères pour doter les composants électroniques d’une capacité de réparation autonome.
Carmel Majidi, de l’Université Carnegie Mellon (Pennsylvanie) est l’un de ces chercheurs à la pointe de ce domaine de recherche. Avec son équipe, ils ont mis au point des éléments électroniques souples qui se répare de manière autonome grâce à l’intégration de métaux liquides dans des polymères élastiques. « L’idée est de créer des robots qui possèdent les mêmes propriétés que le tissu nerveux naturel : une capacité à collecter et à transporter des signaux ». explique Majidi.
Zhenan Bao, (Université Stanford) et ses collègues sont parvenus à concevoir une espèce de peau électronique auto-réparatrice. Celle-ci est capable de détecter les dommages avec à des capteurs. Grâce à des charges conductrices (nanotubes de carbone par exemple) implémentées dans des polymères auto-réparables, cette peau peut se guérir sans intervention humaine.
Ces innovations ne sont pas de simples moyens d’améliorer la durabilité des composants électroniques. Elles s’apparentent également à une redéfinition de notre relation avec la technologie de manière globale, avec un avenir potentiellement peuplé de machines capables de penser et de se maintenir en fonctionnement seules.
Vers une intégration systémique de la capacité de guérison
Bien sûr, il n’existe pas pour le moment de vrais robots capables d’auto-guérison. L’étape suivante consistera en l’intégration de ces matériaux hautement sophistiqués dans des systèmes robotiques plus complexes. L’objectif serait de leur donner la capacité de détecter eux-mêmes s’ils ont été endommagés, ce qui déclencherait des mécanismes autonomes de réparation. Pour cela, il est nécessaire de développer des capteurs spécifiques à cet usage
Vanderborght et son équipe travaillent également à la conception de ces capteurs, qui permettraient aux robots de reconnaître finement toute altération de leur structure.
Parallèlement à cela, un autre mode d’intégration s’inspire des systèmes vasculaires dont sont dotés les organismes vivants. Grâce à des fluides circulant à travers des canaux intégrés à des robots ; comme le sang dans le système veineux ; ceux-ci pourraient faire transiter les substances nécessaires à la réparation à travers la structure d’un robot.
Ces fluides pourraient par ailleurs fluidifier la communication interne en transmettant des données sensorielles. Shepherd détaille : « Les liquides sont le matériel auto-réparateur ultime, si vous pouvez les contenir ».
Ce pan de la recherche en robotique est réellement passionnant. En se concentrant plutôt sur l’autonomie dans le maintien des fonctions que sur l’autonomie d’action, ces explorations ouvrent la porte à des applications qui étaient jusqu’alors inimaginables. Drones dépollueurs travaillant en continu dans des zones à risques, robots agriculteurs auto-entretenus ou implants médicaux auto-réparables, le panel de possibilités est très vaste.
- Des chercheurs travaillent sur des matériaux à base de polymère capables de se réparer seuls.
- D’autres mettent au point des matériaux qui pourraient détecter les dommages et retrouver leurs propriétés initiales.
- Prochaine étape : intégrer ces innovations dans des systèmes robotiques plus sophistiqués.
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