Robot de transpiration? Progrès rapide dans la robotique bionique avec les muscles d'art du myofibre et les systèmes de refroidissement squelettique

Les robots humanoïdes et leur rôle clé dans la transformation technologique à venir

Le développement rapide de la robotique humanoïde est à l'aube d'un changement de paradigme qui engendrera des transformations non seulement technologiques, mais aussi sociétales profondes. Nous entrons dans une ère où les robots humanoïdes ne relèvent plus seulement de la science-fiction et des laboratoires de recherche, mais s'intègrent de plus en plus à notre quotidien, à nos lieux de travail et à notre paysage technologique mondial. Les progrès dans ce domaine sont si dynamiques qu'ils transforment non seulement les industries, mais aussi les marchés du travail et intensifient la rivalité technologique internationale, notamment entre la Chine et les pays occidentaux.

Ces dix dernières années ont été marquées par une accélération remarquable du développement de la robotique humanoïde. Les innovations en matière de conception biomimétique, l'intégration de l'intelligence artificielle et des considérations géopolitiques stratégiques sont les principaux moteurs de cette évolution. Ce qui relevait autrefois de la science-fiction – des robots humanoïdes capables d'accomplir des tâches complexes et d'interagir avec nous – est désormais à portée de main. Cette transformation est rendue possible par des avancées majeures dans les systèmes musculo-squelettiques synthétiques, les actionneurs fluidiques et les systèmes de gestion thermique adaptatifs. Ces technologies ont permis aux robots humanoïdes de passer du statut de simples prototypes de laboratoire à celui de technologie sur le point d'être commercialisée.

Des progrès sont manifestes dans divers domaines. Des entreprises comme Clone Robotics, avec son Protoclone V1, illustrent de façon impressionnante les possibilités offertes par les conceptions biomimétiques de pointe. Parallèlement, des initiatives financées par les pouvoirs publics, telles que celles mises en œuvre chez Unitree Robotics, stimulent le développement à une échelle encore plus vaste. Dans le même temps, des systèmes de refroidissement innovants, comme ceux utilisés dans des robots tels que Kengoro et Andi, démontrent que le réalisme fonctionnel revêt une importance croissante en robotique. Ces systèmes de refroidissement, basés sur le principe de la transpiration humaine, permettent aux robots de fonctionner plus longtemps et plus efficacement, même dans des conditions difficiles.

Bionique ou biomimétisme : s’inspirer de la nature pour développer des technologies innovantes

Un concept clé en robotique humanoïde est la biomimétique, également appelée bionique ou biomimétisme. Cette discipline décrit l'approche consistant à concevoir des systèmes, des matériaux ou des procédés techniques en s'inspirant des modèles naturels. Au cours de millions d'années d'évolution, la nature a produit une immense diversité de structures, de fonctions et de mécanismes souvent d'une efficacité et d'une élégance étonnantes. La biomimétique exploite ce savoir-faire évolutif comme source d'inspiration pour les innovations technologiques.

L'idée fondamentale du biomimétisme est d'analyser les phénomènes naturels et d'en comprendre les principes sous-jacents. Ces principes sont ensuite appliqués à des problèmes techniques afin de développer des solutions nouvelles et améliorées. L'avantage de cette approche réside dans son recours à des solutions éprouvées et optimisées, issues de la nature et ayant démontré leur efficacité en conditions réelles sur le long terme.

Il existe d'innombrables exemples de développements biomimétiques qui trouvent des applications dans divers domaines de la technologie et des sciences. En robotique, on peut citer notamment les exemples suivants :

muscles artificiels à myofibres

Ces actionneurs innovants s'inspirent de la structure et du fonctionnement des muscles humains. Ils permettent aux robots de se mouvoir avec fluidité et naturel, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour la motricité fine et les séquences de mouvements dynamiques.

Systèmes de refroidissement du squelette

Des robots comme Kengoro utilisent un système de refroidissement inspiré de la transpiration humaine. L'évaporation du fluide à travers une structure squelettique poreuse dissipe efficacement la chaleur, augmentant ainsi la durée de fonctionnement et les performances des robots.

Formes des ailes d'avion

L'étude de l'aérodynamisme des ailes d'oiseaux et des nageoires de baleines a largement contribué au développement de formes d'ailes plus performantes pour les aéronefs. En s'inspirant de modèles naturels, les avions peuvent réduire leur consommation de carburant et optimiser leurs performances de vol.

fermeture Velcro

Un exemple classique de biomimétisme est la fermeture auto-agrippante, développée à partir de la bardane. Les petits crochets et boucles de la bardane ont inspiré un système de fixation simple et efficace, utilisé aujourd'hui dans de nombreuses applications.

Biomimétisme : comment les principes naturels transforment la technologie

Le biomimétisme, cependant, ne se limite pas à imiter la nature. C'est une approche interdisciplinaire qui combine biologie, ingénierie, science des matériaux et informatique. Son objectif est de comprendre les principes fondamentaux de la nature et de les appliquer de manière créative aux défis techniques. En robotique, le biomimétisme joue un rôle clé dans le développement de robots humanoïdes capables d'évoluer dans des environnements naturels et d'interagir avec les humains.

Robotique clonée : la robotique anthropomorphe redéfinie

Protoclone Robotics, entreprise spécialisée dans le développement de robots anthropomorphes de pointe, a franchi une étape remarquable dans ce domaine avec son Protoclone V1. Ce dernier illustre parfaitement l'alliance de la précision anatomique et de l'ambition technique. Ce robot représente à ce jour la tentative la plus aboutie de reproduire la biomécanique humaine sur une plateforme synthétique.

Doté d'une structure complexe comprenant 206 analogues osseux à base de polymères, 1 000 muscles artificiels à fibres musculaires et un système vasculaire hydraulique, le Protoclone V1 atteint une mobilité remarquable. Avec 200 degrés de liberté, il surpasse même le squelette humain et ses quelque 360 ​​articulations en termes de précision d'articulation. Ce grand nombre de degrés de liberté confère au robot une vaste gamme de mouvements et de postures qui imitent fidèlement ceux d'un être humain.

Un élément clé de la technologie de Clone Robotics réside dans ses muscles artificiels Myofiber. Inspirés des actionneurs pneumatiques McKibben, ces actionneurs utilisent une conception innovante avec des tubes en maille remplis d'eau. Sous pression, ces tubes se contractent longitudinalement, permettant une contraction jusqu'à 30 % en moins de 50 millisecondes. Un rapport de force de 3 grammes pour 1 kilogramme témoigne de l'efficacité et de la puissance de ces muscles artificiels. Ils permettent à la fois des mouvements fins des doigts, indispensables à des manipulations précises, et des postures dynamiques du corps entier, comme le démontre de façon impressionnante une vidéo virale publiée par l'entreprise en janvier 2025.

Le Protoclone V1 est non seulement un prototype impressionnant, mais aussi le précurseur de l'initiative « Clone Alpha », dont le lancement commercial limité est prévu pour 2025. Clone Alpha est conçu pour intégrer des systèmes d'organes synthétiques imitant les processus métaboliques humains. Un réseau vasculaire maillé distribue le fluide hydraulique dans tout le robot, tandis que deux caméras et 320 capteurs de pression créent une boucle de rétroaction proprioceptive similaire au système nerveux biologique. Cette rétroaction permet au robot de percevoir sa position et ses mouvements dans l'espace et d'adapter ses actions en conséquence.

Le squelette en polymère du Clone Alpha contribue à une réduction de poids significative. Il est 40 % plus léger que les châssis en aluminium comparables, tout en conservant sa stabilité sous des charges latérales allant jusqu'à 200 newtons. Cette combinaison de légèreté et de stabilité est essentielle à l'agilité et à l'efficacité énergétique du robot.

Parmi les premiers utilisateurs de Clone Alpha figurent des chaînes hôtelières de luxe et des constructeurs automobiles. Ces entreprises testent la plateforme pour diverses applications, notamment les services de conciergerie et les processus d'assemblage de précision. Dans les hôtels de luxe, par exemple, les robots pourraient assister les clients lors de leur arrivée et de leur départ, leur fournir des informations ou transporter leurs bagages. Dans l'industrie automobile, ils pourraient être utilisés dans les processus d'assemblage où la précision et la répétabilité sont essentielles.

Malgré les impressionnantes prouesses techniques de Clone Robotics et du Protoclone V1, la conception du robot soulève des questions quant à la perception du public. L'absence de traits faciaux, combinée aux mouvements hyperréalistes de ses membres, peut déclencher chez certaines personnes le phénomène dit de « vallée de l'étrange ». La vallée de l'étrange décrit un sentiment de malaise ou de rejet qui survient lorsque des robots ou des animations humanoïdes nous ressemblent tout en présentant des différences subtiles qui les rendent « étranges » ou « inquiétants ».

Des chercheurs, comme Dar Sleeper d'OpenAI, ont constaté que la conception du Protoclone V1 pourrait potentiellement susciter de telles réactions. En réponse, Clone Robotics a ajusté sa stratégie marketing. L'accent est désormais moins mis sur l'apparence humaine des robots et davantage sur leur anthropomorphisme fonctionnel. Les robots Clone sont présentés comme des « outils puissants » plutôt que comme des compagnons humains. Ce recentrage stratégique vise à améliorer l'acceptation des robots par le public et à minimiser les réactions négatives potentielles liées à l'effet de vallée de l'étrange.

Unitree Robotics et l'offensive robotique stratégique de la Chine

Unitree Robotics est une autre entreprise qui joue un rôle clé dans le développement de la robotique humanoïde, notamment dans le contexte de l'importance stratégique que la Chine accorde à ce domaine technologique. La présence du PDG d'Unitree, Wang Xingxing, au premier rang d'un symposium économique avec le président Xi Jinping en février 2025 envoie un signal clair : la robotique humanoïde est considérée comme un pilier central des « nouvelles forces productives » chinoises et est promue en conséquence.

Lors de son intervention au symposium, Wang Xingxing a souligné les progrès remarquables réalisés dans l'architecture d'apprentissage par renforcement, permettant de réduire considérablement les cycles d'entraînement du robot G1 pour les tâches complexes. Pour des tâches exigeantes telles que la chorégraphie de danses folkloriques, le nombre d'itérations a pu être ramené de 10 000 à seulement 800. Cette amélioration de l'efficacité de l'entraînement des robots est essentielle pour accélérer le développement et favoriser le déploiement à plus grande échelle des robots humanoïdes dans divers domaines d'application.

Le programme gouvernemental « Robotics+ », lancé en 2024, témoigne de l’engagement de la Chine dans le domaine de la robotique. Ce programme alloue 2,3 milliards de dollars américains par an au développement de systèmes nationaux d’actionneurs et de capteurs. Ce financement public profite directement à des fournisseurs comme Zhejiang Changsheng, qui a enregistré une croissance annuelle impressionnante de 600 %. Ce soutien massif de l’État démontre que la Chine considère la robotique comme un secteur stratégique et investit massivement dans son développement.

La plateforme G1 d'Unitree Robotics illustre parfaitement la stratégie pragmatique de la Chine en matière de déploiement de robots humanoïdes. Dotée de 43 degrés de liberté, dont 26 pour chaque main, la G1 atteint une précision remarquable de 15 centimètres dans la manipulation d'objets. Unitree privilégie notamment des engrenages harmoniques économiques plutôt que des actionneurs propriétaires. Cette approche témoigne d'une stratégie axée sur l'évolutivité et la rentabilité, plutôt que sur la performance maximale à tout prix.

Un exemple impressionnant des capacités des robots G1 et de la robotique en essaim d'Unitree a été la performance « Yang BOT » lors du festival du printemps. Au cours de cette démonstration, 12 robots G1 ont exécuté des mouvements synchronisés avec une latence remarquablement faible de seulement 0,2 seconde. Cette technologie de coordination en essaim est essentielle pour les applications industrielles où plusieurs robots doivent collaborer pour résoudre des tâches complexes.

Contrairement à Clone Robotics, qui se positionne sur le haut de gamme, Unitree privilégie une production à grande échelle avec un prix de base relativement bas de 45 000 $ pour le G1. Ce prix vise à rendre le robot accessible à un public plus large et à encourager son utilisation dans divers secteurs. Des partenariats avec des entreprises comme Alibaba Cloud permettent d'intégrer des modèles de langage avancés, tels que Tongyi Qianwen LLM, afin de faciliter la programmation des tâches en langage naturel. Cette simplification de la programmation abaisse les barrières à l'entrée pour les petites et moyennes entreprises (PME) et facilite l'intégration des robots dans les flux de travail existants.

L'usine de production d'Unitree à Shenzhen produit actuellement 200 unités G1 par mois. L'entreprise affiche des objectifs ambitieux et prévoit d'atteindre une part de marché de 30 % sur le marché asiatique de l'automatisation logistique d'ici 2027. Cette orientation stratégique vers le secteur de la logistique, qui présente un énorme potentiel de croissance, souligne l'ambition de la Chine de jouer un rôle de premier plan dans l'industrie mondiale de la robotique.

Gestion thermique biomimétique : des robots qui transpirent pour des durées de fonctionnement plus longues

 

L'un des principaux défis de la robotique, notamment pour les robots humanoïdes aux mouvements complexes et à forte consommation énergétique, est la gestion thermique. Les composants électroniques et les actionneurs intégrés aux robots génèrent de la chaleur en fonctionnement, qu'il est impératif de dissiper pour éviter la surchauffe et les pertes de performance ou dommages qui en découlent. Les approches biomimétiques offrent des solutions innovantes inspirées de la nature.

Un exemple remarquable de gestion thermique biomimétique est le système de refroidissement squelettique du robot Kengoro, développé à l'Université de Tokyo. Kengoro est doté d'un squelette thermorégulateur en aluminium poreux imprimé en 3D. Des microcapillaires d'un diamètre de seulement 50 micromètres parcourent cette structure. De l'eau déminéralisée y circule et s'évapore à un rythme de 30 millilitres par heure. Ce processus d'évaporation dissipe la chaleur, permettant une puissance frigorifique de 488 watts, contre 359 watts pour un refroidissement par air classique.

Ce système de refroidissement innovant permet à Kengoro de fonctionner en continu, même lors d'exercices intensifs comme les pompes, sans que les moteurs ne surchauffent. Lors des tests, Kengoro a pu effectuer des séances de pompes de 11 minutes sans aucune baisse de performance. Cependant, ce système présente aussi un inconvénient : il entraîne une augmentation de poids de 12 % par rapport aux systèmes de refroidissement classiques.

Le projet Andi, mené à l'Université d'État de l'Arizona, a perfectionné le concept du robot transpirant. Andi est doté de 35 zones de soudage indépendantes et de « pores » en fibre de carbone capables d'ajuster leur taux d'évaporation en fonction des données de 200 capteurs de température internes. Lors de tests réalisés à Phoenix, en Arizona, à une température ambiante de 47 °C, le système a maintenu la température des composants critiques en dessous de 85 °C. Parallèlement, Andi a consommé 23 % de liquide de refroidissement en moins que les systèmes de refroidissement liquide en circuit fermé. Ce modèle de soudage adaptatif démontre que les systèmes de refroidissement biomimétiques peuvent être non seulement efficaces, mais aussi économes en ressources.

Malgré leur efficacité, les systèmes de refroidissement par transpiration présentent également des défis, notamment en matière de maintenance et de stabilité à long terme. Kengoro, par exemple, nécessite un détartrage hebdomadaire pour éliminer les dépôts accumulés dans les microcapillaires, susceptibles de nuire à ses performances de refroidissement. Le revêtement en résine époxy d'Andi a montré des signes de dégradation après 200 cycles de chauffage. Ces problèmes de maintenance et de durabilité sont des aspects importants à prendre en compte pour le développement et le déploiement industriel des robots à transpiration.

Des méthodes de refroidissement passif sont également étudiées comme alternative aux systèmes de refroidissement liquide. Le robot Clone Alpha, par exemple, utilise des couches de matériaux à changement de phase (MCP) dans ses muscles. Les MCP sont des matériaux qui changent d'état à une température spécifique, absorbant ou libérant de la chaleur. Cette méthode de refroidissement passif ne nécessite pas de système liquide, mais sa capacité de dissipation thermique est inférieure de 18 % à celle des systèmes actifs à liquide. En définitive, le choix du système de refroidissement approprié dépend des exigences spécifiques de l'application robotique, notamment la capacité de refroidissement requise, le poids, les besoins de maintenance et l'environnement d'exploitation.

Dynamique du marché mondial et considérations éthiques en robotique humanoïde

La robotique humanoïde représente non seulement un domaine technologique passionnant, mais aussi un marché en pleine expansion ayant un impact mondial considérable. En 2024, les investissements en capital-risque dans ce secteur ont atteint le montant impressionnant de 17,4 milliards de dollars américains. La région Asie-Pacifique en a représenté la part la plus importante (61 %), soulignant ainsi le rôle crucial de l'Asie, et plus particulièrement de la Chine, dans ce domaine.

Outre les principaux fabricants de robots, les marchés secondaires profitent également de cette croissance. Les fournisseurs de composants et de technologies spécialisés connaissent une croissance exponentielle. À titre d'exemple, Harmonic Drive SE a vu son cours boursier bondir de 89 % après l'obtention d'un contrat pour des réducteurs auprès d'Unitree. Cette évolution témoigne de la diversité de la chaîne de valeur de la robotique humanoïde et des nombreuses opportunités commerciales qu'elle offre.

Avec l'utilisation croissante des robots humanoïdes dans divers domaines, des questions réglementaires et éthiques se posent. L'Union européenne, par exemple, travaille sur un projet de directive relative à la responsabilité du fait des actes répréhensibles (attendu en 2026). Cette directive pourrait imposer aux robots humanoïdes le respect de certaines normes de sécurité, telles qu'une pression cutanée limitée à moins de 80 newtons par centimètre carré et des mécanismes d'arrêt d'urgence. Ces mesures réglementaires visent à garantir la sécurité des robots humanoïdes, mais pourraient également augmenter leur coût unitaire d'environ 12 000 dollars américains. Il est donc nécessaire de trouver un équilibre entre la sécurité humaine et la capacité d'innovation de l'industrie robotique.

Outre les enjeux réglementaires, les dilemmes éthiques prennent une importance croissante. La rhétorique de l’« humain synthétique » employée par des entreprises comme Clone Robotics soulève de profondes questions philosophiques concernant l’identité, l’autonomie et la relation entre humains et machines. Une étude du MIT de 2024 a révélé que 68 % des participants attribuaient une volonté propre au Protoclone V1, bien qu’ils fussent conscients de sa programmation. Ces résultats suggèrent que la perception humaine des robots humanoïdes est complexe et influencée par divers facteurs, notamment leur conception et la manière dont ils sont présentés au public.

L'évolution des robots humanoïdes, dont les qualités se rapprochent de plus en plus de celles des humains, soulève des questions quant à leur rôle dans la société. Deviendront-ils des concurrents sur le lieu de travail ou de précieux alliés dans divers aspects de la vie ? Comment leur présence influencera-t-elle nos interactions sociales et notre conception de l'humanité ? Ces questions exigent un large débat de société impliquant des experts de différentes disciplines, des responsables politiques, des entreprises et le grand public. Seule une telle démarche permettra de garantir une approche responsable et éthique des robots humanoïdes, exploitant au mieux les possibilités offertes par cette technologie tout en minimisant les risques potentiels.

L'avenir de la robotique humanoïde : un équilibre délicat entre technologie et société

La robotique humanoïde connaît une phase de développement dynamique et passionnante. Les progrès technologiques rapides, notamment en biomimétisme, en intelligence artificielle et en science des matériaux, permettent la création de robots toujours plus performants et semblables à l'humain. Des entreprises comme Clone Robotics et Unitree Robotics contribuent de manière significative à cette évolution grâce à leurs approches et produits innovants.

L'avenir des robots humanoïdes se décidera non seulement sur le plan technique, mais aussi sur le plan social.

Parallèlement, nous devons relever le défi de concilier les possibilités technologiques avec les besoins de la société et les considérations éthiques. Il est indispensable de créer des cadres réglementaires qui favorisent à la fois la sécurité et l'innovation. Un débat de société ouvert et approfondi est nécessaire pour examiner les implications éthiques et sociales de la robotique humanoïde et définir une approche responsable de cette technologie.

L'avenir de la robotique humanoïde ne dépendra pas uniquement des innovations technologiques, mais aussi, et de façon significative, de l'acceptation sociale, des principes éthiques et de l'utilisation responsable de cette technologie transformatrice. Il nous appartient de tracer la voie pour que les robots humanoïdes enrichissent l'humanité et ne soient pas une source de conflits ou d'inégalités. Le potentiel est immense, mais il exige une vision claire et un effort collectif pour le mettre au service du bien commun.

À l’heure où la présence numérique d’une entreprise détermine son succès, l’enjeu est de rendre cette présence authentique, individuelle et d’envergure. Xpert.Digital propose une solution innovante qui se positionne comme une intersection entre un pôle industriel, un blog et un ambassadeur de marque. Elle combine les avantages des canaux de communication et de vente sur une seule plateforme et permet une publication en 18 langues différentes. La coopération avec des portails partenaires et la possibilité de publier des articles sur Google News et une liste de diffusion presse d'environ 8 000 journalistes et lecteurs maximisent la portée et la visibilité du contenu. Cela représente un facteur essentiel dans le domaine des ventes et du marketing externes (SMarketing).

En savoir plus ici :

• Authentique. Individuellement. Global : La stratégie Xpert.Digital pour votre entreprise

☑️ Accompagnement des PME en stratégie, conseil, planification et mise en œuvre

☑️ Création ou réalignement de la stratégie digitale et digitalisation

☑️ Expansion et optimisation des processus de vente à l'international

☑️ Plateformes de trading B2B mondiales et numériques

☑️ Développement commercial pionnier

 

Je serais heureux de vous servir de conseiller personnel.

Vous pouvez me contacter en remplissant le formulaire de contact ci-dessous ou simplement m'appeler au +49 89 89 674 804 (Munich) .

J'attends avec impatience notre projet commun.

 

 

Xpert.Digital est une plateforme industrielle axée sur la numérisation, la construction mécanique, la logistique/intralogistique et le photovoltaïque.

Avec notre solution de développement commercial à 360°, nous accompagnons des entreprises de renom depuis les nouvelles affaires jusqu'à l'après-vente.

L'intelligence de marché, le smarketing, l'automatisation du marketing, le développement de contenu, les relations publiques, les campagnes de courrier électronique, les médias sociaux personnalisés et le lead nurturing font partie de nos outils numériques.

Vous pouvez en savoir plus sur : www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus