La robotique molle () est un domaine de la robotique. Ce domaine traite des « robots mous » incluant certains types de drones, et construits en matériaux ou structures souples, élastiques ou déformables tels que le silicone, le plastique, le caoutchouc, divers types de gels et autres polymères, tissus élastiques, etc., ou des pièces mécaniques déformables utilisées en robotique, par exemple les ressorts, les élastiques ou les absorbeurs de chocs ou de vibrations. Ce champ de la robotique semble susciter depuis le début du un intérêt croissantAlin Albu-Schaffer, Oliver Eiberger, Markus Grebenstein, Sami Haddadin, Christian Ott, Thomas Wimbock, Sebastian Wolf, and Gerd Hirzinger (2008) Soft robotics. Robotics & Automation Magazine, IEEE , 15(3):20–30 et pourrait contribuer à améliorer les réponses de la robotique classique à des questions comme celle de l'« auto-réparation », de la résilience ou de l'autoréplication.
On cherche à produire des robots mous, éventuellement miniaturisés et qu'on espère rendre autonomes et capables de fonctionner sans dépendre de matériel externe, d’attaches ou d’intervention manuelle. Une de leurs applications, anticipées par les prospectivistes est l’exploration de certains environnements mous (l’intérieur d'un organisme, par exemple), encombrés ou sans structure, y compris dans les sciences médicales et vétérinaires (pour une chirurgie moins invasive notamment) la chimie des matériaux biologiques, et à proximité des humains dans les loisirs et services ainsi que dans l'agriculture et l'élevage où leur caractère « doux » serait appréciéErico Guizzo &Evan Ackerman (2012) The rise of the robot worker. Spectrum, IEEE , 49(10):34–41. Associées à l'intelligence artificielle, la robotique molle ouvre de nouvelles pistes en matière de systèmes intelligents avancés.
Histoire Des horloges, des automates et des jouets mécaniques utilisent depuis plusieurs décennies diverses formes de ressorts et parfois du cuir, du tissu formant des liaisons souples, ou encore des élastiques torsadés ou de l’air comprimé dans un ballon comme réservoir d’énergie. Mais les polymères nécessaires à la réalisation de vrais robots solides et durables ne sont disponibles que depuis quelques décennies.
Durant un demi-siècle environ, les robots industriels ont été rigides et plutôt adaptés à des tâches rapides et répétitives. Des matériaux plus ou moins souples ou mous étaient parfois utilisés dans leur construction, mais n'avaient souvent qu'une importance secondaire ; ils étaient réservés à des câbles mobiles, à des conduites de fluides, à des gainages d'articulation, à des systèmes de ventouse (pour saisir des objets fragiles, par exemple) ou d'amortissements des chocs, etc. La science fiction dans la bande dessinée, le roman et le cinéma ont popularisé des robots souvent dotés d'armure métalliques (ou parfois très humanoïdes, notamment dotés d'une peau synthétique).
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De 2009 à 2012, l'apparition des silicones techniques, de divers autres polymères « moulables », de matériaux à mémoire de formeS. Seok, C. D. Onal, K.-J. Cho, R. J. Wood, D. Rus, S. Kim (2013), Meshworm : A peristaltic soft robot with antagonistic nickel titanium coil actuators. IEEE ASME Trans. Mechatron. 18, 1485–1497 (y compris biomatériaux de type hydrogels) a permis d'explorer de nouvelles pistes. L'utilisation des Polymères électroactifs et la perspective de pouvoir réaliser des systèmes de muscles artificielsHaines C.S, Li N, Spinks G.M, Aliev A.E, Di J & Baughman R.H (2016) New twist on artificial muscles. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201605273. (dont à base d'hydrogel électroactif), couplés à l'amélioration régulière des performances des imprimantes 3D pourraient, notamment en lien avec le développement de la biomimétique doper le développement d'une robotique molle permettant des aptitudes nouvelles telles que la compression, l'étirement, la torsion, le gonflement, le morphing, etc. selon des manières qui seraient impossibles avec des éléments rigides de la robotique classique.
En 2013, lors d'une conférence internationale consacrée à l'intelligence artificielle puis dans un article résumant leur point de vue, Rolf Pfeifer et ses collègues de l'université de Zurich présentent les robots mous et biomimétiques comme la prochaine génération de Pfeifer, R., Marques, H. G., & Iida, F. (2013). Soft robotics: the next generation of intelligent machines In Proceedings of the Twenty-Third international joint conference on Artificial Intelligence (pp. 5-11). AAAI Press, publié aout 2013, consulté 2016-06-05..
Des découvertes et des démonstrations récentes dans le domaine de « l'ingénierie de la matière molle » (nouvelles méthodes d’actionnement, de détection et de fabrication, et.) ont aussi (et par exemple) porté sur : la « robotique gazeuse » (qui s'intéresse aux robots plus légers que l'air) l’intérêt d’appendices souples et préhensiles, à l’instar de la trompe des éléphants ou des tentaculesL. Margheri, C. Laschi, and B. Mazzolai (2012) Soft robotic arm inspired by the octopus. i. from biological functions to artificial requirements. Bioinspiration and Biomimetics, éventuellement miniaturisés Science et avenir Des tentacules robotisés pour les manipulations délicates ; dans ce cas, des hydrostats musculaires souvent faits presque entièrement de tissu musculaire et conjonctif peuvent changer de forme s’ils sont pressurisés par osmose, de même dans certains organes végétaux ou fongiquesTrivedi D, Rahn C.D, Kier W.M & Walker ID (2008), Soft robotics: Biological inspiration, state of the art, and future research, Applied Bionics and Biomechanics, vol. 5, no. 3, pp. 99–117 (résumé). un fil auto-enroulable et rendu fortement étirable (en imitant le principe des gouttes qui enduisent les fils de toiles d’araignéesLecoeuvre C (2016) Biomimétisme : des matériaux étirables à l'infini, brève de veille technologique, publié le 17/05/2016, d’après un article paru dans le 16 mai dans le journal PNAS) l’utilisation de matériaux simples comme des grains de sable pouvant être « mis en forme » via le principe de (jamming en anglais) pour donner l’équivalent d’une pince robotique d’abord molle et enveloppante, que l’on peut ensuite durcir à volontéUne pince robotique (Versaball) faite de sable présentée au salon CES de Las Vegas ; mis en ligne 06.01.15 consulté 2016-06-05] Matériaux à mémoire de forme les composites métalliques polymères ioniquesM. Yamakita, N. Kamamichi, T. Kozuki, K. Asaka & Z.-W. Luo (2005), A snake-like swimming robot using IPMC actuator and verification of doping effect, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2005, Edmonton, Alberta, Canada, 2 to 6 August 2005 (IEEE).A. Firouzeh, M. Ozmaeian & A. Alasty (2012), An IPMC-made deformable-ring-like robot. Smart Mater. Struct. 21, 065011 élastomères diélectriques (ou DEs pour Dielectric elastomersF. Carpi, S. Bauer, D. De Rossi (2010), Stretching dielectric elastomer performance. Science 330, 1759–1761 I. A. Anderson, T. A. Gisby, T. G. McKay, B. M. O’Brien, E. P. Calius (2012), Multi-functional dielectric elastomer artificial muscles for soft and smart machines. J. Appl. Phys. 112, 041101 X. Zhao, Z. Suo (2008), Method to analyze programmable deformation of dielectric elastomer layers. Appl. Phys. Lett. 93, 251902 L. Hines, K. Petersen, M. Sitti , Inflated soft actuators with reversible stable deformations. Adv. Mater. 28, 3690–3696 (2016).Kim, J. A. Hanna, M. Byun, C. D. Santangelo, R. C. Haywardn (2012) Designing responsive buckled surfaces by halftone gel lithography. Science 335, 1201–1205L. Ionov (2014), Hydrogel-based actuators : Possibilities and limitations. Mater. Today 17, 494–503. l'utilisation de l'impression 3D pour par exemple produire un robot à corps mou sans fil ni batterie où un petit réservoir de peroxyde d'hydrogène sert de source de gaz (que l'on peut activer en mettant le peroxyde en contact avec un catalyseur (platine) pouvant gonfler un réseau de chambres pneumatiques 3D-imprimées (ex : Octobot présenté en 2016 Michael Price (2016) 'Octobot' le premier robot à corps mou du monde Science ; News/vidéo du 24 aout 2016 Michael Wehner, Ryan L. Truby,Daniel J. Fitzgerald, Bobak Mosadegh, George M. Whitesides, Jennifer A. Lewis& Robert J. Wood (2016) An integrated design and fabrication strategy for entirely soft, autonomous robots ; Nature 536, 451–455 (25 aout 2016) ; doi:10.1038/nature19100). l'utilisation d'une méthode de comparaison à double signal peut permettre à un système préhensile (par exemple une "main molle" robotisée, équipée de capteurs de force) d'aussi identifier et avec précision les moments et les points de contact des doigts mous ou d'autres parties de la main avec l'objet saisi (la main robotique acquiert alors une capacité de détection de forme qui peut être exploitée par une IA pilotant le robot)..
Les prospectivistes attendent des robots capables de s'auto-réparer, se développer, se recycler ou se biodégrader, et capables de configurer leur morphologie pour différentes missions et/ou environnementsCecilia Laschi, Barbara Mazzolai and Matteo Cianchetti (2016), Soft robotics : Technologies and systems pushing the boundaries of robot abilities ; Science Robotics ; 06 décembre 2016: Vol.1, n°1, DOI: 10.1126/scirobotics.aah3690 (résumé). Des microrobots mous (éventuellement microscopiques) sont également attendus par certains (comme suite logique du croisement de la robotique molle et de la miniaturisationWhitesides, Lab Chip 11: 191-193, 2011) mais d'autres comme (Jay) Kim se demandent pour quoi faire ; y a-t-il des raisons convaincantes ou motivantes de les inventer ?
Défis scientifiques Selon le groupe IEEE.org, ces défis sont interdisciplinaires et relèvent pour certains encore de la prospective ; ils concernent notamment : les apports de la biomimétique une grande partie des êtres vivants est constituée d'êtres mous, et les organes internes le sont presque toujours également ; les méthodes et outils (logiciels) de modélisation. et simulation d'« organes robotiques mous » (éventuellement complexes et imprimés « monobloc » en 3D). De nombreux robots ont une forme évoquant des invertébrés, mais la robotique molle peut aussi contribuer à création de robots humanoïdes complexes ; les études de matériaux souples non conventionnels (encore en phase exploratoire) ; l'inventaire hiérarchisé des matériaux souples disponibles et utiles ou souhaitables pour tout ou partie des applications robotiques (classiques et à venir) ; les meilleurs outils et méthodes de modélisation, de fabrication et/ou d'assemblage de ce type de robot ; l’intégration de capteurs et de circuits qui commencent à évoluer vers des circuits capteurs (y compris pour une éventuelle peau photovoltaïque) dans une structure plus ou moins élastique et déformable ; ces circuits doivent idéalement être aussi flexibles que les matériaux qui les entourent ; un actionnement revu pour être adapté au robot mou ( actionneurs flexibles.., éventuellement , ou utilisant des matériaux ou des systèmes électroniques. à base de métal liquide (aux propriétés électromécaniques, thermiques, électromagnétiques, biochimiques, auto-cicatrisantes et magnétiques particulières)., et/ou des tissus actifs rigidifiables ou des matériaux composites anti-impact à base de « gel de raidissement par cisaillement ». et/ou valorisant les systèmes d' (économes en énergie) ; des capacités d'auto-organisation (voire de ) interne et de contrôle distribué ; des systèmes de commande et d'interface homme-machine entièrement revus (cobotique) ; le prototypage (par impression 3D multi-composants notamment., (y compris de matériaux magneto-actifs, les tests ad hoc (de vieillissement notamment) ; le confortement et un meilleur partage des savoirs et savoir-faire technologiques en matière de robotique souple ; les possibilités d' « auto-réparation », en lien avec les questions de ; l'autoréplication ;