Des solutions robotiques inspirées par les plantes

De par sa nature, l'homme appréhende les problèmes et aborde leur résolution d'un point de vue «animal», soit d'un être vivant doté de sensibilité et de motilité. Aussiavons-nous tendance à considérer les plantes comme des organismes passifs qui ne 'font' pas grand-chose. Mais les plantes bougent et elles ressentent, et ce de façon extrêmement efficace.

Barbara Mazzolai de l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) coordonne un projet du 7e PC , PLANTOID financé par le programme Technologies futures et émergentes (FET) . Elle affirme que les plantes peuvent nous apprendre bien des choses. «Notre but est de concevoir, de tester et de valider une nouvelle génération de logiciels et de matériels de TIC (technologies de l'information et de la communication), inspirée par les plantes.» Elle envisage des applications potentielles dans l'agriculture, la médecine et même l'exploration spatiale.

PLANTOID a conçu son prototype avec deux robots fonctionnels: un système de racines capables de se courber en réponse aux stimuli envoyés par les capteurs placés à son extrémité. Les racines peuvent ainsi se courber pour éviter un caillou ou des produits toxiques ou corrosifs. Le second système racinaire-robot est capable d'une croissance artificielle. «Des couches de matière sont déposées près de l'extrémité des racines pour générer une force motrice et l'enfoncer dans le sol», explique le Dr. Mazzolai. Ce système racinaire robotisé peut donc pousser en développant sa propre structure, et s'enfoncer dans le sol.

Les racines sont reliées à un tronc dans lequel est placé un micro-ordinateur. Le tronc est en plastique et a été fabriqué à l'aide d'une imprimante 3D. Tout comme pour un arbre, les 'feuilles' du robot PLANTOID disposent de capteurs pour détecter plusieurs variables de l'environnement: la température, l'humidité, la pesanteur, le contact et les facteurs chimiques.

Une conception unique basée sur les propriétés des plantes

Le projet PLANTOID, qui a reçu 1,6 million d'euros de l'UE, est le premier à concevoir et à fabriquer des solutions robotisées basées sur les plantes. En tant que tel, le prototype n'est pas prévu pour un usage particulier: il représente une démonstration de nouvelles techniques de robotique. Cependant, le Dr. Mazzolai déclare qu'il pourrait trouver des applications pratiques comme la détection et l'estimation de la concentration de nutriments ou de polluants tels que des métaux lourds dans l'environnement, ainsi que la surveillance et l'établissement de cartes sur les conditions des sols.

Ces «robots-plantes» pourraient d'ailleurs être idéaux pour l'exploration spatiale, grâce à leur capacité de creuser et de s'implanter dans des mondes extraterrestres, de suivre les informations de leurs détecteurs tout en s'adaptant à des conditions qui peuvent être rigoureuses.

Comme autres applications prometteuses, citons des endoscopes robotisés souples dans le cadre d'interventions chirurgicales délicates, ou des robots-plantes plus grands pour effectuer des opérations de recherche et de sauvetage après une catastrophe naturelle.

«Les plantes sont très efficaces en termes de rendement énergétique de leurs déplacements», ajoute le Dr. Mazzolai, «ce qui suggère de nombreuses approches robotiques sans muscles et qui ne sont donc pas nécessairement calquées sur les animaux.» De fait, les caractéristiques uniques des plantes pourraient être une source d'inspiration pour créer de nouvelles entreprises capables de produire des dispositifs robotisés, autonomes et utiles, basés sur les plantes.

Le projet PLANTOID, d'une durée de trois ans, s'achèvera en avril 2015. Les chercheurs travaillent actuellement à intégrer davantage de fonctions dans un même système racinaire, pour qu'il soit capable de pénétrer dans le sol et de s'y diriger. Ils s'intéressent aussi à des structures végétales capables d'exploiter l'énergie dans leur environnement, et se demandent si les plantes sont capables de comportements «intelligents», par exemple si la croissance du robot peut évoluer en fonction des expériences passées. Ceci pourrait conduire à des dispositifs encore plus «intelligents», capables de ressentir mais encore de suivre les stimuli et de prendre des décisions.


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