Robots métamorphosés : brouiller les frontières entre la science-fiction et la réalité
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par exemple, sur grand écran : l’insaisissable mais charmant Mystique dans la série à succès Marvel et DC’s Beast Boy – avec son immaculé compétences de changement de forme. Il est difficile de comprendre comment une telle capacité, ou même la science qui la sous-tend, peut être imitée et reproduite par des chercheurs dans le monde réel, sans parler d’atteindre une forme réalisable de succès tangible. C’est-à-dire jusqu’à aujourd’hui.
Des chercheurs de l’Université Sun Yat-sen, de l’Université du Zhejiang et de l’Université Carnegie Mellon ont fait une percée significative dans la technologie robotique, en développant un métal liquide déformable à commande magnétique pour la fabrication de robots. Comme on peut le voir dans la vidéo de démonstration qui a été publiée, un robot humanoïde en métal liquide a réussi à s’échapper d’une cage en fondant simplement à l’intérieur de la « cellule de prison », en sortant, puis en restaurant sa silhouette.
Le concombre de mer qui change de forme
À l’insu de beaucoup, l’impressionnant exploit de changement de forme a été inspiré par une source modeste et humble – le concombre de mer. Échinoderme souvent présent au fond de l’océan, le concombre de mer peut modifier de manière réversible la rigidité de ses tissus pour améliorer sa capacité de charge. En reproduisant cette capacité unique dans les robots, les chercheurs ont fait un pas de plus pour donner vie à l’assassin androïde métamorphe Terminator, le T-1000 est le principal antagoniste de Terminator 2 : Le Jugement dernier, tout en offrant des applications prometteuses dans divers domaines tels que que la technologie biomédicale et même l’exploration spatiale.
Pour activer cette capacité de changement de forme, les chercheurs ont intégré une matière de transition de phase magnétoactive dans le métal liquide, lui permettant de basculer entre les états solide et liquide par chauffage avec un champ magnétique alternatif et un refroidissement ambiant. Ce concept révolutionnaire, décrit dans la revue Matter, donne un robot avec une résistance mécanique, une capacité de charge et une vitesse de locomotion élevées dans sa phase solide, ainsi qu’une excellente adaptabilité de forme dans sa phase liquide – y compris l’allongement, la division et la fusion.
Alliant force et souplesse
Les robots traditionnels ont des limites de maniabilité et de flexibilité en raison de leurs structures rigides et rigides. Les robots mous offrent plus de flexibilité mais sont plus faibles et plus difficiles à contrôler. Pour remédier à ces lacunes, l’équipe de recherche a créé un matériau qui pourrait passer de l’état liquide à l’état solide. Le gallium, un métal avec un point de fusion bas d’environ 86 degrés Fahrenheit, a été utilisé et des particules magnétiques y ont été incrustées. Les scientifiques peuvent utiliser des aimants pour contrôler les robots, les faisant bouger, fondre ou s’étirer.
Les particules magnétiques font également réagir les robots à un champ magnétique alternatif, produisant de l’électricité à l’intérieur du métal, augmentant sa température. Ce chauffage par induction provoque le changement de phase, tandis que le refroidissement ambiant solidifie à nouveau le matériau. L’équipe de recherche appelle leur invention une « machine de transition de phase solide-liquide magnétoactive ».
Dans une série de tests, le nouveau robot pouvait sauter jusqu’à 20 fois la longueur de son corps, escalader des murs, souder un circuit imprimé et s’échapper d’une fausse prison. Il pouvait supporter un objet d’environ 30 fois son poids à l’état solide.
Le robot a également été utilisé pour retirer une boule d’un estomac humain modèle afin de démontrer sa capacité. Le robot solide s’est déplacé rapidement vers la balle, a fondu, a entouré la balle, s’est reconstitué en un solide et a voyagé hors du modèle avec l’objet. Le gallium, comme mentionné précédemment, a été utilisé dans cette expérience, mais un vrai estomac humain a une température d’environ 100 degrés Fahrenheit, ce qui est supérieur au point de fusion du métal. D’autres métaux, selon les auteurs, pourraient être ajoutés au matériau pour élever son point de fusion.
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Ci-dessus, mon travail en cours, vous pouvez voir les différentes couches de coloration et de détails, pour rendre la moitié humaine aussi humaine que possible et la robotique aussi futuriste que possible.
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Développements actuels dans l’espace de changement de forme
Le développement de la technologie robotique à changement de forme ne s’arrête pas malgré la percée des machines à transition de phase solide-liquide magnétoactives. Des chercheurs du monde entier travaillent sur différentes approches pour créer des robots adaptables qui peuvent changer de forme et de fonction en réponse à divers défis et environnements. Voici quelques exemples :
Des chercheurs du Laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle (CSAIL) du MIT ont développé une série de robots inspirés de l’origami, l’art japonais du pliage de papier. Ces robots peuvent se plier en différentes formes et effectuer une variété de tâches telles que saisir, soulever et déplacer des objets. En fait, une telle technologie a le potentiel d’être utilisée dans des domaines tels que les opérations de recherche et de sauvetage, où les robots doivent naviguer dans des espaces restreints et s’adapter à des environnements changeants.
La robotique douce est une autre approche pour créer des robots qui changent de forme. Les robots souples sont faits de matériaux flexibles, ce qui les rend plus adaptables et mieux adaptés aux tâches nécessitant une manipulation délicate. Des chercheurs du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de Harvard ont développé des robots mous qui peuvent changer de forme et de fonction à l’aide de muscles artificiels. Ces robots sont capables d’effectuer des tâches telles que saisir, soulever et même ramper, ce qui les rend adaptés aux applications dans les domaines de la santé, de l’agriculture et de la surveillance de l’environnement.
Les robots modulaires se composent de plusieurs unités interconnectées, leur permettant de se reconfigurer en différentes formes et structures pour effectuer diverses tâches. Des chercheurs du laboratoire GRASP de l’Université de Pennsylvanie ont développé un robot modulaire appelé SMORES-EP, qui peut modifier de manière autonome sa forme et sa fonction. Ce type de robot peut potentiellement être utilisé dans la construction, les secours en cas de catastrophe et l’exploration spatiale.
Avantages de la technologie robotique à changement de forme
En effet, le développement de la technologie robotique à changement de forme peut offrir des avantages qui couvrent une myriade d’industries et d’applications. En exploitant la puissance des matériaux adaptatifs et des mécanismes de contrôle avancés, ces robots innovants peuvent s’adapter à différents environnements et tâches, tout en améliorant considérablement leur polyvalence. Une telle approche de la robotique aidera à redéfinir les frontières traditionnelles de l’industrie, à rationaliser les processus et à améliorer l’efficacité globale, ouvrant la voie à de nouvelles avancées scientifiques. Certaines des industries et applications susceptibles d’en bénéficier incluent :
Les robots qui changent de forme ont le potentiel de révolutionner la médecine en offrant des options de diagnostic et de traitement peu invasives. Un robot à changement de forme, par exemple, pourrait être utilisé pour naviguer dans le corps humain, administrer une thérapie médicamenteuse ciblée ou éliminer des objets étrangers tout en causant un minimum de dommages aux tissus environnants. De plus, ces robots pourraient être utilisés pour concevoir des prothèses et des implants sur mesure qui s’adaptent au corps du patient au fil du temps, résultant en une solution plus confortable et efficace.
En cas de catastrophe, les robots qui changent de forme peuvent naviguer dans des espaces restreints et s’adapter à différents environnements, ce qui en fait des outils précieux pour les opérations de recherche et de sauvetage. Ces robots peuvent aider à localiser les personnes piégées, à livrer des fournitures essentielles et même à fournir un support structurel aux bâtiments instables.
Des robots à changement de forme peuvent être déployés pour la surveillance de l’environnement, s’adaptant à divers terrains et environnements pour collecter des données sur la qualité de l’air et de l’eau, la température et d’autres facteurs. Ces informations peuvent être vitales pour comprendre les impacts du changement climatique et mettre en œuvre des mesures de conservation efficaces.
En s’adaptant aux défis et aux environnements uniques rencontrés dans l’espace, les robots qui changent de forme peuvent jouer un rôle important dans l’exploration spatiale. Ces robots peuvent se reconfigurer pour diverses tâches telles que l’assemblage et la réparation d’engins spatiaux, l’exploration des surfaces d’autres planètes et la collecte d’échantillons d’astéroïdes.
Les robots à changement de forme peuvent s’adapter à différentes tâches de fabrication et d’assemblage, augmentant ainsi l’efficacité et réduisant le besoin de plusieurs machines spécialisées. Ces robots peuvent changer de forme et de fonction pour percer, couper, souder et assembler des composants, ce qui en fait des outils précieux dans des secteurs tels que l’automobile, l’aérospatiale et l’électronique.
Les robots qui changent de forme peuvent être utilisés pour créer des jouets interactifs, des animatroniques et des expériences immersives dans l’industrie du divertissement. Ces robots peuvent modifier leur apparence et leur comportement, offrant aux utilisateurs une expérience dynamique et engageante. Les robots qui changent de forme peuvent également être utilisés dans des contextes éducatifs pour enseigner des concepts de robotique, d’ingénierie et de programmation, inspirant la prochaine génération d’innovateurs.
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Dans mon illustration finale terminée, vous pouvez voir les détails de la mécanique des robots, un prélude à mon illustration précédente de 2015 du robot AI ZOFIA.
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Qu’est ce que contiendra le futur?
Bien que la technologie robotique à changement de forme possède un potentiel considérable, plusieurs obstacles doivent être surmontés avant sa mise en œuvre à grande échelle. Un défi clé réside dans la conception de techniques efficaces pour réguler la forme et la locomotion des robots. Surmonter ce problème nécessite des progrès dans les domaines de la science des matériaux, des technologies de détection et des algorithmes de contrôle pour garantir des capacités de contrôle précises et agiles.
Un autre défi réside dans l’évolutivité des robots qui changent de forme. Alors que les développements actuels présentent des capacités impressionnantes à petite échelle, la mise à l’échelle de ces robots pour effectuer des tâches dans des environnements plus vastes et plus complexes nécessitera davantage de recherche et de développement.
En outre, il est essentiel de garantir la sécurité et la fiabilité des robots à changement de forme, en particulier lorsqu’ils sont utilisés dans des applications médicales, de sauvetage et autres applications critiques. Cela justifie des tests et une validation approfondis pour garantir que les robots peuvent exécuter leurs fonctions prévues sans causer de dommages ou de pannes.
