Ce n'est pas de la science-fiction : des experts ont construit un essaim de mini-robots capables de changer de forme !
Des scientifiques ont mis au point un essaim de robots inspirés de la biologie qui fonctionnent ensemble comme un matériau mouvant.
Les scientifiques ont créé un matériau unique qui est solide et résistant lorsqu'il le faut, mais qui peut aussi s'écouler et se mouler lorsqu'on le lui demande. Mais ce n'est pas le seul aspect impressionnant de ce matériau. Ce qui est vraiment fantastique, et ce qui le rend si flexible, c'est le fait qu'il est constitué d'un collectif de minuscules robots.
Inspiré par les embryons
Cela peut sembler sortir d'un film de science-fiction, mais la façon dont ce matériau est fabriqué est en fait très simple. D'après les recherches menées par des scientifiques de l'UC Santa Barbara et de la TU Dresden, chacun des robots utilisés a à peu près la taille d'un palet de hockey, mais lorsqu'ils travaillent ensemble, ils se comportent davantage comme un matériau intelligent et adaptable que comme un groupe de machines. Cela signifie qu'ils peuvent changer de forme, durcir, s'écouler comme un liquide et même s'auto-régénérer.
Pour construire ce matériau robotique, les chercheurs se sont inspirés du développement embryonnaire, c'est-à-dire de la manière dont les cellules s'organisent dans un embryon pour former les différentes parties du corps, en suivant des signaux qui imitent le comportement des cellules.
« Les tissus embryonnaires vivants sont les meilleurs matériaux intelligents », explique Otger Campàs, l'un des chercheurs de l'étude. "Ils ont la capacité de se modeler, de se guérir et même de contrôler leur force matérielle dans l'espace et le temps".
De la même manière que les cellules se poussent, se tirent et se collent les unes aux autres pour sculpter des parties du corps, ces robots sont conçus pour appliquer des forces les uns aux autres, coordonner leurs mouvements et même s'unir pour maintenir une forme.
Au lieu de muscles, chaque robot possède huit engrenages motorisés autour de son extrémité, ce qui lui permet de se déplacer autour de ses voisins et de changer de position dans un espace restreint.
Pour que tout reste coordonné, les robots utilisent des capteurs de lumière : lorsqu'ils sont exposés à une lumière spécifique, ils savent tous dans quelle direction se tourner, tout comme les cellules qui suivent les signaux biochimiques dans le corps. Des aimants les aident à rester ensemble lorsque c'est nécessaire, ce qui leur permet de passer de la souplesse à la rigidité à la demande.
Un matériau mouvant fait de robots
Lorsque le système a fonctionné, les scientifiques ont découvert que ce n'était pas seulement les robots individuels qui faisaient que le matériau se comportait comme il le faisait, mais les fluctuations de leurs signaux. De petites variations dans la manière dont les robots se déplaçaient faisaient la différence entre une forme rigide et fixe et une forme fluide et flexible.
Nous avions déjà montré que, dans les embryons vivants, les fluctuations des forces générées par les cellules sont fondamentales dans la transformation des tissus solides en tissus fluides », explique M. Campàs, “c'est pourquoi nous avons codé les fluctuations des forces dans les robots”.
Pour l'instant, le système n'est qu'une preuve de concept, avec un petit nombre de robots en action. Mais l'équipe à l'origine de cette découverte pense que les collectifs pourraient un jour être mis à l'échelle et miniaturisés, ce qui permettrait de créer des structures automorphes, des matériaux de construction adaptables ou même des applications médicales dans lesquelles des robots souples et changeant de forme pourraient être utilisés à l'intérieur du corps.
Référence de l'article :
Material-like robotic collectives with spatiotemporal control of strength and shape, published in Science, February 2025.