Ce n'est plus de la science-fiction : les machines humaines – Ce que les robots humanoïdes peuvent faire mieux que n'importe quelle autre machine

Plus qu'une simple IA : le grand problème qui freine encore le triomphe des robots humanoïdes

Longtemps de la science-fiction, ils entrent désormais dans les ateliers du monde réel : une nouvelle ère d’automatisation s’ouvre, portée par des robots humanoïdes qui ne fonctionnent plus comme des machines spécialisées dans des zones protégées, mais comme des assistants polyvalents à nos côtés. Ce changement de paradigme est rendu possible par la convergence de deux mégatendances : les avancées révolutionnaires de l’intelligence artificielle, qui permettent aux robots d’apprendre par l’observation, et une technologie de capteurs et d’actionneurs ultra-sophistiquée qui leur confère des mouvements quasi humains.

Alors que des géants de l'automobile comme BMW et Mercedes-Benz, ainsi que des entreprises mondiales de logistique, lancent déjà des projets pilotes pour automatiser des tâches monotones et physiquement exigeantes, la voie vers une adoption massive reste semée d'embûches. L'autonomie limitée des batteries, les problèmes de sécurité non résolus et les coûts d'acquisition toujours élevés freinent le déploiement à grande échelle. Néanmoins, les prévisions sont vertigineuses et la course mondiale à la suprématie technologique entre les États-Unis et la Chine bat déjà son plein. Sommes-nous au début d'une révolution qui aura un impact durable sur notre monde du travail et notre société, ou s'agit-il simplement d'un effet de mode avec des problèmes de démarrage non résolus ? Cet aperçu met en lumière l'état actuel de la technologie, les principaux défis et les visions ambitieuses qui sous-tendent la nouvelle ère de la robotique.

Convient à:

• Une analyse de marché et un aperçu des robots humanoïdes avec une charge utile de 10 kg ou plus, pour les options d'achat et de location

La nouvelle ère des robots : pourquoi les machines humanoïdes pourraient façonner l'avenir de l'automatisation

Sommes-nous à l'aube d'un changement de paradigme en robotique ? Alors que les robots industriels traditionnels ont servi pendant des décennies de bêtes de somme spécialisées dans des zones de production restreintes, une nouvelle génération de robots humanoïdes fait son entrée sur le marché du travail. La question n'est plus de savoir si ces machines arriveront, mais à quelle vitesse elles s'imposeront et quel rôle elles joueront dans notre avenir.

Qu’est-ce qui rend les robots humanoïdes si spéciaux ?

Qu'est-ce qui distingue un robot humanoïde d'un robot industriel conventionnel ? La réponse réside dans sa philosophie de conception fondamentale. Un robot humanoïde possède une structure corporelle semblable à celle d'un humain, avec deux bras, deux jambes et un torse mobile. Cette configuration ouvre des possibilités inédites, permettant aux machines d'opérer dans des environnements initialement conçus pour les humains.

Leur principal avantage réside dans leur adaptabilité universelle. Alors que les robots traditionnels sont spécifiquement conçus pour des tâches spécifiques et nécessitent souvent des modifications importantes de l'environnement de travail, les robots humanoïdes peuvent théoriquement être déployés partout où les humains travaillent. Ils utilisent les mêmes portes, escaliers et surfaces de travail, et manipulent les mêmes outils et machines.

Quelles avancées technologiques permettront cette percée ?

Comment des décennies de recherche ont-elles pu soudainement aboutir à une technologie prête à être commercialisée ? La réponse réside dans la convergence de plusieurs développements technologiques. D'une part, les progrès des actionneurs électromécaniques et les améliorations significatives de la technologie des capteurs ont posé les fondations matérielles. Les robots humanoïdes modernes sont équipés de systèmes de caméra sophistiqués, de capteurs lidar, de microphones et de capteurs de force-couple. Des capteurs tactiles leur permettent de détecter s'ils sont en contact avec des objets ou des personnes.

D'autre part, l'intelligence artificielle est devenue le principal moteur des robots humanoïdes. Les avancées dans ce domaine ont été réalisées plus rapidement que prévu par les experts. Les modèles d'IA générative révolutionnent les possibilités d'interaction avec les robots et pourraient être la clé pour fournir aux robots des modèles du monde qui leur permettront de naviguer dans leur environnement.

Comment les grands modèles de comportement révolutionnent-ils le contrôle des robots ?

Que se passe-t-il lorsque les robots ne sont plus programmés, mais entraînés ? Boston Dynamics présente une approche totalement nouvelle avec son robot Atlas : les modèles de comportement à grande échelle (LBM). Ceux-ci permettent au robot d'apprendre des tâches complexes par l'observation, plutôt que d'être programmé en détail pour chaque mouvement.

La technologie fonctionne de manière similaire aux modèles de langage : Atlas peut apprendre aussi bien des tâches simples de « pick-and-place » que des manipulations plus complexes, comme nouer une corde, tourner un tabouret de bar ou étendre une nappe. Le plus remarquable est que ces tâches seraient extrêmement difficiles à mettre en œuvre avec les techniques traditionnelles de programmation robotique, car elles impliquent des géométries déformables et des séquences de manipulation complexes.

Où travaillent déjà les robots humanoïdes aujourd’hui ?

Quelles entreprises utilisent déjà des robots humanoïdes en pratique ? La liste des applications commerciales est encore accessible, mais certainement impressionnante. Agility Robotics a joué un rôle pionnier avec son robot Digit. L'entreprise a signé un contrat pluriannuel avec le prestataire logistique GXO mi-2024. Les robots Digit sont utilisés dans une entreprise textile, où ils retirent les caisses des racks de transport et les placent sur des tapis roulants.

BMW teste depuis environ un an des robots humanoïdes de l'entreprise californienne Figure dans son usine de Spartanburg, en Californie. Les robots Figure 02 prélèvent des pièces de tôle sur un rack de transport et les placent dans un dispositif. Mercedes-Benz teste également des robots humanoïdes de l'entreprise texane Apptronik sur son Digital Factory Campus de Berlin et dans des usines de production. Les robots Apollo effectuent encore des tâches relativement simples : transporter des composants ou des modules vers la ligne de production ou effectuer des contrôles qualité initiaux.

Pourquoi les constructeurs automobiles sont-ils particulièrement pionniers ?

Pourquoi l'industrie automobile est-elle un terrain d'essai idéal pour les robots humanoïdes ? L'industrie est confrontée à plusieurs défis que les robots humanoïdes peuvent relever. Premièrement, il existe une grave pénurie de travailleurs qualifiés, notamment dans les secteurs physiquement exigeants. Deuxièmement, les méthodes de production modernes exigent une plus grande flexibilité que les robots traditionnels, installés en permanence, ne peuvent offrir.

Les robots humanoïdes offrent ici un avantage décisif : ils peuvent être intégrés aux lignes de production existantes sans nécessiter de modifications importantes. Ceci est particulièrement précieux dans les friches industrielles, où les installations existantes doivent être automatisées. Leur forme humanoïde leur permet d'utiliser les mêmes outils et postes de travail que les travailleurs humains.

Quels défis limitent son utilisation ?

Pourquoi les robots humanoïdes ne sont-ils pas encore largement utilisés ? Les principaux obstacles se situent dans plusieurs domaines critiques. La performance des batteries représente un défi fondamental. Les robots humanoïdes actuels ont une autonomie de seulement 2 à 4 heures. Pour une utilisation pratique, une amélioration à au moins 4 à 5 heures avec une charge rapide en une heure est nécessaire.

Le problème réside dans l'intensité énergétique du mouvement vertical. Se tenir debout et marcher de manière stable est énergivore et requiert une puissance de calcul considérable, consommant ainsi une quantité d'énergie tout aussi importante. Marcher sur deux jambes est moins efficace que rouler. Un robot humanoïde pesant environ 80 kg et d'un volume de 80 litres dispose d'un espace limité pour les batteries, compte tenu des membres, des moteurs, de l'électronique et des composants structurels.

Quelle est la complexité de la construction mécanique ?

Qu'est-ce qui rend la conception d'articulations humanoïdes si complexe ? Un humain possède 140 articulations réelles, et avec les « fausses » articulations comme les disques intervertébraux, ce nombre atteint 212. Un robot humanoïde, quant à lui, doit se contenter d'environ 48 à 68 articulations. Cette réduction compromet la mobilité et explique pourquoi même les robots les plus avancés semblent encore « raides au niveau des hanches ».

Les exigences en matière de technologie articulaire sont extrêmes. Les robots humanoïdes requièrent des conceptions très compactes intégrant moteurs, engrenages, entraînements, codeurs et capteurs dans un seul module. Parallèlement, ils doivent offrir un faible poids, une faible consommation d'énergie, un faible dégagement de chaleur et une grande réactivité. Selon leur position dans le corps, les exigences varient considérablement : les articulations des jambes doivent supporter des charges importantes et générer des couples élevés, tandis que celles des bras et des poignets doivent être optimisées pour garantir précision et compacité.

Quels sont les risques de sécurité existants ?

Pourquoi la sécurité est-elle le principal obstacle au déploiement massif des robots humanoïdes ? Contrairement aux robots industriels traditionnels, qui évoluent en espace clos, les robots humanoïdes sont conçus pour travailler en étroite collaboration avec les humains. Cela crée des défis de sécurité entièrement nouveaux.

Le contrôle de l'équilibre est un problème crucial. Lorsqu'un robot se déplace sur deux jambes, un système de contrôle fiable doit garantir son équilibre. En cas de défaillance de ce système, le robot pourrait tomber et blesser les personnes à proximité. Les robots humanoïdes sont souvent imposants, lourds et puissants. Sans précautions de sécurité appropriées, ils pourraient blesser accidentellement des personnes par collision, écrasement ou chute.

La situation est encore compliquée par l'absence de normes de sécurité établies pour les robots mobiles industriels dynamiquement stables. Bien que l'Organisation internationale de normalisation (ISO) ait créé un comité chargé d'élaborer des règles de sécurité, ces normes sont encore en phase d'élaboration.

Quand les robots humanoïdes deviendront-ils économiquement viables ?

À quel prix les robots humanoïdes deviennent-ils une alternative commercialement attractive ? Les prix chutent plus vite que prévu. Actuellement, la plupart des robots humanoïdes coûtent entre 200 000 et 250 000 dollars. Jörg Burzer, membre du conseil d'administration de Mercedes-Benz en charge de la production, a déclaré : « Les coûts seront cruciaux… s'ils atteignent plusieurs milliers de dollars – ce qui est tout à fait possible – la situation deviendra très intéressante. »

Les prévisions optimistes prévoient des coûts nettement inférieurs. Le cabinet de conseil allemand Nexery prévoit un prix de vente moyen de 55 000 dollars d'ici 2030. Morgan Stanley prévoit que d'ici 2050, le prix de vente moyen d'un robot humanoïde tombera à 50 000 dollars, soit presque l'équivalent du coût d'une année de travail humain dans les pays à revenu élevé.

L'analyse des coûts devient particulièrement intéressante lorsque l'on considère le temps total d'exploitation. Si un robot effectue deux quarts de travail de 8 heures par jour, un robot vendu 16 000 $ coûte en réalité moins de 2,75 $ de l'heure, après amortissement, sur une période de trois ans.

Quelle taille le marché pourrait-il atteindre ?

Quelles dimensions économiques la robotique humanoïde pourrait-elle atteindre ? Les prévisions varient considérablement, mais toutes indiquent un potentiel de croissance énorme. Morgan Stanley estime que le marché des robots humanoïdes pourrait atteindre 5 000 milliards de dollars d'ici 2050, incluant les chaînes d'approvisionnement et les services de réparation, de maintenance et d'assistance associés. Plus d'un milliard de robots humanoïdes pourraient être en service d'ici 2050.

La prévision la plus ambitieuse vient du PDG de Tesla, Elon Musk, qui prédit qu'il y aura dix milliards de robots humanoïdes dans le monde d'ici 2040, soit plus que les 9,2 milliards de personnes qui, selon l'ONU, vivront sur Terre en 2040. Début 2024, Goldman Sachs prévoyait un volume de marché de 28 milliards de dollars d'ici 2035, soit six fois plus qu'une estimation précédente.

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Quels pays sont à la pointe du développement ?

Où se situent les pôles d'innovation en robotique humanoïde ? Les observateurs du marché voient les États-Unis et la Chine comme des chefs de file incontestés. La Fédération internationale de robotique recense 46 entreprises mondiales ayant développé des robots humanoïdes à jambes : huit en Amérique du Nord, 21 en Chine et six au Japon et en Corée.

En Chine, le gouvernement a fixé des objectifs clairs de développement dans ce domaine il y a des années et apporte un soutien substantiel à l'industrie. Aux États-Unis, d'importants capitaux-risque affluent vers les start-ups spécialisées dans la robotique. Leur utilisation à des fins militaires et de sécurité suscite également un vif intérêt, ce qui a conduit à des financements importants de la DARPA et du Département de la Défense américain.

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Quel rôle joue l’Allemagne dans la robotique humanoïde ?

L'Allemagne peut-elle encore rattraper son retard en robotique humanoïde ? Le seul acteur allemand à avoir acquis une renommée significative dans ce domaine est Neura Robotics, basé à Metzingen, près de Stuttgart. Fondée en 2019, l'entreprise se concentre non pas principalement sur les robots humanoïdes, mais plutôt sur les « robots cognitifs ». Sur les cinq robots de son programme, un seul est humanoïde.

Le Centre allemand de recherche en intelligence artificielle (DFKI) travaille activement sur l'avenir de la robotique humanoïde. Le département de recherche « Systèmes d'IA pour l'apprentissage des robots » (SAIROL) développe des algorithmes de contrôle basés sur l'apprentissage pour les robots humanoïdes. Le Centre d'innovation robotique du DFKI à Brême étudie des méthodes innovantes pour un contrôle sûr et autonome des robots.

Quels sont les principaux domaines d’application ?

Dans quels domaines les robots humanoïdes seront-ils utilisés en priorité ? Les premières applications commerciales concerneront la logistique et la production, où les tâches sont répétitives et structurées. Plus de 90 % des robots humanoïdes prévus pour 2050 seront utilisés à des fins industrielles et commerciales, et moins de 10 % dans les ménages.

Dans le secteur manufacturier, les robots humanoïdes peuvent effectuer une grande variété de tâches : contrôle de machines, chargement de lignes de production, transport de pièces entre postes de travail, travaux d'assemblage, chargement et déchargement de machines, soudage, vissage, polissage et meulage, collage et distribution, inspection et contrôle qualité, et travaux de peinture.

Comment la manière de travailler évolue-t-elle du déterministe à l’autonome ?

Que signifie le changement de paradigme de la robotique déterministe à la robotique autonome ? Alors que les mouvements des robots traditionnels sont programmés dans les moindres détails, les robots humanoïdes sont conçus pour percevoir et analyser leur environnement et, au moins dans certaines limites, prendre des décisions autonomes concernant leurs actions.

Cette transformation ne se limite pas aux robots humanoïdes, mais peut également s'appliquer aux robots stationnaires ou sur roues. L'IA est initialement indépendante de la conception et peut être utilisée dans diverses « incarnations ». Néanmoins, les robots humanoïdes offrent des avantages uniques grâce à leur polyvalence et à leur adaptabilité aux environnements humains.

Quels sont les concepts alternatifs ?

Deux pattes sont-elles toujours la meilleure solution ? De nombreux développeurs et utilisateurs se demandent si un robot bipède est réellement la solution optimale, ou si un robot à quatre pattes serait plus adapté. Les robots à quatre pattes sont déjà utilisés en production : le chien robot « Spot » de Boston Dynamics sillonne les usines Audi et BMW depuis un certain temps déjà, scannant les équipements et créant des jumeaux numériques d'usine.

Apptronik a conçu son robot Apollo de manière modulaire. Selon l'application, le client peut choisir de monter le torse sur une base mobile à roulettes ou sur une base fixe. Cette flexibilité démontre que toutes les applications ne nécessitent pas un robot entièrement humanoïde.

Quelles industries seront transformées en premier ?

Où la transformation induite par les robots humanoïdes se fera-t-elle sentir le plus rapidement ? Le secteur de la logistique est à l'avant-garde. GXO Logistics, l'un des plus grands prestataires mondiaux de logistique contractuelle, voit dans les robots humanoïdes une solution potentielle aux pénuries de main-d'œuvre actuelles et à la demande d'automatisation adaptative. Ces robots prennent en charge les tâches répétitives et physiquement exigeantes, libérant ainsi les travailleurs humains pour qu'ils puissent se concentrer sur des activités plus sûres et plus créatives.

Dans la production automobile, BMW, Mercedes-Benz et d'autres constructeurs démontrent comment intégrer des robots humanoïdes aux initiatives iFactory existantes. Cette stratégie de production numérique vise à accroître l'efficacité, la durabilité et la flexibilité de la production.

Quels sont les impacts sociétaux à long terme ?

Comment les robots humanoïdes transformeront-ils le monde du travail ? Si l'automatisation pourrait potentiellement supprimer 85 millions d'emplois d'ici 2025, elle créera simultanément 97 millions de nouveaux postes, dont beaucoup sont liés à la gestion et à la maintenance des robots. Dans le secteur manufacturier, 2,1 millions d'emplois pourraient rester vacants d'ici 2030, la maintenance et la programmation de robots figurant parmi les compétences les plus recherchées.

Les robots humanoïdes transforment les emplois au lieu de les supprimer. Ils prennent en charge des tâches généralement dangereuses, répétitives et physiquement exigeantes, et déplacent les travailleurs humains vers des postes à plus forte valeur ajoutée, comme la programmation robotique, la maintenance, l'optimisation des processus et le contrôle qualité.

Quelles questions éthiques se posent ?

Quelles considérations sociales et éthiques faut-il prendre en compte ? Une question clé réside dans ce que les sociétés souhaitent finalement « autoriser » la technologie et dans le cadre qu'elles lui imposent. L'intégration de robots humanoïdes exige une réflexion approfondie sur la sécurité de l'emploi et l'acceptation par la population active.

L'utilisation dans les foyers privés et pour les soins aux personnes âgées est particulièrement sensible. Des considérations de sécurité garantiront que les robots humanoïdes n'y pénètrent qu'en phase finale de développement. Un expert aurait déclaré : « Tant qu'on ne pourra pas prouver qu'un robot humanoïde ne tombera jamais sur un bébé, il ne fonctionnera pas non plus à la maison. »

Comment évolue la capacité de production ?

Quand les robots humanoïdes seront-ils disponibles en plus grande quantité ? Les premiers fabricants finalisent déjà leurs plans de production en série. Figure a annoncé son intention de créer une usine de production de robots humanoïdes. Au début de la production en série, la capacité sera de 12 000 robots par an.

Apptronik a conclu un partenariat avec le sous-traitant Jabil, basé en Floride, qui produira désormais les robots Apollo dans le monde entier. Tesla prévoit des objectifs de production ambitieux : environ 10 000 unités Optimus devraient être produites en interne en 2024, et la version 2, d'une capacité de 10 000 unités par mois, sera lancée en 2025.

Qu’est-ce qui détermine le succès ou l’échec ?

Quels facteurs détermineront l'adoption généralisée des robots humanoïdes ? La réussite dépend de la résolution de plusieurs défis cruciaux. Sur le plan technique, des progrès doivent être réalisés en matière de robustesse, de résilience, d'approvisionnement énergétique, de contrôle moteur et d'intelligence artificielle. Sur le plan économique, les coûts doivent continuer à baisser et les volumes de production doivent augmenter pour réaliser des économies d'échelle.

Les normes de sécurité réglementaires et les cadres juridiques seront essentiels. Il est essentiel de garantir l'acceptation sociale des nouvelles technologies. Une grande partie du développement se déroule au sein des entreprises technologiques, impliquant des investissements colossaux, bien supérieurs aux investissements publics. Cela entraîne un manque de transparence et rend difficile toute évaluation réaliste des progrès réels.

En quoi les humanoïdes diffèrent-ils des robots industriels traditionnels ?

Qu'est-ce qui différencie structurellement les robots humanoïdes des solutions d'automatisation conventionnelles ? Les robots industriels traditionnels sont optimisés pour des tâches spécifiques et fonctionnent avec beaucoup moins d'articulations, ce qui les rend plus faciles à contrôler, plus rapides et plus fiables. Ils resteront donc la pierre angulaire de l'automatisation des tâches de production exigeant une grande vitesse et une grande précision.

Les robots humanoïdes, quant à eux, sont généralistes. Leur force ne réside pas dans leur rapidité ou leur précision dans l'exécution de tâches individuelles, mais dans leur polyvalence et leur adaptabilité. Ils peuvent théoriquement effectuer n'importe quelle tâche humaine, quoique plus lentement ou avec moins de précision. Cette flexibilité les rend particulièrement utiles dans les environnements dynamiques où les exigences changent fréquemment.

Quelles avancées technologiques sont encore en attente ?

Quelles innovations pourraient permettre la percée finale ? Les batteries à semi-conducteurs promettent une densité énergétique plus élevée, une sécurité accrue et une durée de vie plus longue que les batteries lithium-ion traditionnelles. Cette technologie pourrait résoudre le problème de densité énergétique et permettre aux robots humanoïdes de fonctionner plus longtemps.

Dans le domaine des actionneurs, de nouveaux concepts d'articulation sont en cours de développement, comme l'Archimedes Drive, qui promet des couples élevés avec une conception compacte et un fonctionnement silencieux. Les progrès de la science des matériaux pourraient permettre de créer des composants plus légers et plus résistants.

Dans quelle mesure les prévisions optimistes sont-elles réalistes ?

Les prévisions de mille milliards de dollars sont-elles réalistes ou exagérées ? Les experts sont divisés. D'un côté, les défis techniques au-delà des démonstrations technologiques restent considérables. De l'autre, les développements s'accélèrent de manière exponentielle, portés par d'énormes investissements privés et la concurrence entre géants de la technologie.

Une application industrielle plus large n'est pas attendue avant cinq à dix ans. Des volumes de production plus importants sont nécessaires pour réduire les coûts. L'introduction des robots humanoïdes devrait être relativement lente jusqu'au milieu des années 2030, puis s'accélérer à la fin des années 2030 et au début des années 2040.

Qu’est-ce que cela signifie pour l’avenir du travail ?

Comment évoluera l'interaction homme-robot ? L'avenir ne réside pas dans le remplacement des travailleurs humains par des robots, mais dans la coopération intelligente. Les robots humanoïdes compléteront les compétences humaines, sans les remplacer. Ils assumeront des tâches physiquement exigeantes, répétitives ou dangereuses, tandis que les humains pourront se concentrer sur des activités créatives, stratégiques et interpersonnelles.

Cette évolution nécessite des investissements massifs en reconversion et en formation continue. Les entreprises qui utilisent des robots humanoïdes signalent une augmentation moyenne de 35 % des coûts de formation de leurs employés. De nouveaux profils de métier apparaissent : formateurs et superviseurs de robots, spécialistes de la maintenance, concepteurs de processus et créatifs en résolution de problèmes.

La robotique humanoïde est à un tournant. Si les bases techniques ont été posées et que les premiers déploiements commerciaux démontrent le potentiel du secteur, des défis importants subsistent. Le succès dépendra de la capacité du secteur à trouver un équilibre entre innovation technique, viabilité commerciale, sécurité réglementaire et acceptation sociale. Les cinq à dix prochaines années seront cruciales pour déterminer si les robots humanoïdes prendront véritablement le contrôle des espaces humains ou resteront une technologie de niche pour le moment.

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