Protolabs publie son rapport 2023 sur la robotique

Ce rapport, rédigé par différents contributeurs[1] et parrainé par Protolabs « vise à fournir un aperçu des dernières évolutions et de l’état des technologies de la robotique de base. »

De nouveaux matériaux pour la robotique souple

Alors que la robotique traditionnelle s’appuie sur des systèmes mécatroniques et des matériaux rigides, la robotique souple se distingue par l’utilisation de matières intelligentes et polyvalentes, capables d’intégrer différentes fonctions.

Parce qu’ils sont déformables et flexibles, les élastomères[2] sont ainsi de parfaits candidats lorsqu’il s’agit de concevoir des robots capables de se mouvoir dans des espaces exigus, ou de développer des préhenseurs souples pour la manipulation d’objets fragiles. Par ailleurs, les élastomères ont aussi une bonne « capacité à répartir les charges d’impact de manière plus efficace sur l’ensemble du corps du robot. »

Les matières intelligentes mêlant détection, activation et objectifs structurels ont également beaucoup évolué ces dernières années. Dans cette nouvelle classe de matériaux, on peut notamment citer les polymères électromécaniquement actifs (EAP), mieux connus sous le nom de muscles artificiels et qui se déforment sous l’effet d’un champ électrique. D’autres matières, réagissant à divers stimuli comme la température, le pH ou la lumière, ainsi que des polymères à mémoire de forme font aussi l’objet de nombreuses recherches.

Des avancées technologiques à tous les niveaux

Le rapport donne également une vue d’ensemble des progrès technologiques et méthodologiques qui permettent à la robotique industrielle de devenir l’un des moteurs de l’innovation.

Aspect matériel :

• les capteurs
• les CPU
• les systèmes de contrôle
• les moteurs et actionneurs
• les effecteurs terminaux
• les connecteurs
• les sources d’alimentation

Concernant les procédés de fabrication numérique :

• systèmes cyberphysiques de production (CPPS)
• fabrication en tant que service (MaaS)
• fabrication additive
• usinage CNC
• moulage par injection
• analyse de fabricabilité (DFM)
• méthode de conception itérative

Des projets robotiques parfois étonnants

Pour illustrer son rapport, Protolabs a aussi sélectionné une multitude de projets, issus d’entreprises comme de laboratoires de recherche universitaires et qui montrent à quel point les applications robotiques sont variées.

• Le bras robotique sensible Franka Emikas Panda

Interconnecté et adaptatif, ce bras robotique léger est conçu pour aider les humains en toute sécurité. Il se distingue des autres cobots par sa méthode de programmation et de formation par apprentissage et en utilisant la stimulation d’environnements artificiels en 3D.

Son manipulateur très sophistiqué est par ailleurs muni d’un système de contrôle par capteur de force. Le contrôle du couple permet aux humains d’effectuer en toute sécurité des tâches qui demandent un contact physique direct.

• Robots bioniques et bioinspirés

En 2009, l’entreprise Boston Dynamics faisait sensation avec son prototype de robot quadrupède. En presque 15 ans, les robots bioinspirés n’ont depuis cessé d’évoluer.

Conçu pour les opérations de sauvetage, le robot quadrupède Jueying X20 de l’entreprise DEEP Robotics est capable de se déplacer à travers des ruines, des cages d’escaliers et dans tous types d’environnements à haut risque. Contrairement à un vrai chien, il utilise l’imagerie thermique pour identifier les humains et autres espèces vivantes dans l’environnement où il est déployé !

Plus étonnant encore, l’entreprise travaille actuellement sur une exploitation multirobots qui permettrait à plusieurs unités de travailler ensemble et en toute autonomie sur une tâche unique.

DEEP Robotics n’est d’ailleurs pas la seule entreprise à vouloir faire travailler plusieurs robots de manière coopérative. En associant des technologies de fabrication additive et de plastronique, l’entreprise robotique Festo a créé un essaim robotique appelé BionicANTs. Au-delà des problématiques liées à sa fabrication, cet essaim de robots-fourmis permet de démontrer « comment des unités individuelles peuvent réagir indépendamment à différentes situations, coordonner leurs actions entre elles et agir comme un système global interconnecté. »

Difficile d’être exhaustif, car le guide contient bien d’autres exemples d’applications : robot humanoïde, robotique agricole, robot destiné aux soins médicaux, robot assembleur de voxels, etc.

Si vous souhaitez plus de détails, nous vous invitons à consulter le rapport complet, téléchargeable sur le site de Protolabs.

[1] Per Sjöborg, Laura Tripaldi, Lydia Husser, Shreyasta Samal, John Soldatos

[2] Caoutchouc naturel et synthétique, silicones tels que le polydiméthylsiloxane (PDMS), composites souples, etc.