De nouvelles recherches adoptent une approche révolutionnaire de la robotique, suggérant que les plantes pourraient fournir la puissance musculaire qui alimentera les futures machines.
Même si l’idée de déplacer des usines peut sembler tout droit sortie du livre de John Wyndham Jour des Triffidesces plantes mobiles serviraient la Terre et l’humanité plutôt que de les menacer, fonctionnant comme des systèmes robotiques respectueux de l’environnement.
Au lieu des Triffides menaçants de ce conte post-apocalyptique, les futurs humains pourraient même consommer ces robots à base de plantes une fois leur travail terminé.
Une nouvelle vision de la robotique
La dépendance croissante de l’humanité à l’égard des robots est appelée à se poursuivre, alimentant la demande de robots durables qui réduisent la consommation de ressources et peuvent se décomposer sans danger dans la nature sans laisser de restes mécaniques.
Selon un papier publié dans la revue Science avancéeles plantes pourraient répondre à ces deux besoins.
“Nous, les humains, pouvons nous déplacer grâce à nos muscles”, a déclaré Jun Shintake, professeur adjoint à l’Université des communications électroniques de Tokyo et l’un des scientifiques de l’étude. « Dans nos robots végétaux, les plantes jouent le rôle de muscles. En d’autres termes, ce sont des robots pilotés par des plantes.
« Normalement, les plantes sont enracinées dans le sol et ne bougent pas de leur emplacement. Nous reconnaissons les plantes comme des objets statiques. Ce qui est révolutionnaire dans notre travail, c’est que nous avons brisé cette [idea] en permettant aux plantes de se déplacer sur le sol.
Shintake fait partie d’une équipe travaillant sur le développement d’actionneurs, de capteurs et de robots fabriqués à partir de matériaux souples appelés muscles artificiels. Bien entendu, une question raisonnable à se poser à ce stade est de savoir comment les plantes se déplacent pour fournir ce « muscle » aux robots. Le mouvement considéré par l’équipe dans son article est la croissance lente des plantes résultant de la conversion de la lumière en énergie chimique via la photosynthèse.
« Mon inspiration pour les robots à base de plantes est venue de quelque chose que tout le monde a vécu. Un jour, j’ai remarqué que l’herbe au bord de la route était devenue plus haute sans que je m’en rende compte », a expliqué Shintake. “À ce moment-là, j’ai compris intuitivement que les plantes bougent dans le sens où elles grandissent, et j’ai pensé que cette croissance pourrait être exploitée comme muscle pour les robots.”
Shintake a ajouté que les robots végétaux de l’équipe se déplacent très lentement d’un point de vue humain, comme vous pouvez l’imaginer. Cela signifie qu’ils constituent des systèmes qui fonctionnent sur une échelle de temps non conventionnelle, offrant une nouvelle perspective sur les robots ainsi qu’une perspective respectueuse de l’environnement.
« Même si nous sommes heureux d’avoir autant de robots dans notre société, leur production et leur élimination accrues augmentent leur impact sur l’environnement. Par conséquent, il est important de donner aux robots une certaine durabilité pour économiser les ressources sur Terre », a poursuivi Shintake.
« De plus, les robots sont censés effectuer diverses tâches dans des environnements naturels, mais s’ils échouent dans de tels endroits, ils deviendront directement des déchets et pourraient provoquer une destruction de l’environnement. Nous pensons que le respect de l’environnement est également une caractéristique importante des robots.
Un robot fabriqué à partir de pousses de radis
Shintake et ses collègues expliquent que les plantes sont intrinsèquement respectueuses de l’environnement car elles retournent dans le sol lorsqu’elles se fanent. Cela s’étend également au travail que les robots effectueraient tout en continuant à fonctionner.
« Parce que les plantes sont si lentes, les robots des plantes peuvent effectuer des tâches sans attirer l’attention de leur environnement. Dans un sens, il s’agit d’un mouvement furtif », a expliqué l’Université d’Electro-Communications. « Pour la même raison, une plante peut interagir avec les objets environnants en toute sécurité et en douceur. Si la plante utilisée est un légume, le robot pourra être mangé une fois la tâche terminée.
Avec ce concept comestible à l’esprit, l’équipe a testé son idée de robot à base de plantes en développant un robot fabriqué à partir de pousses de radis. Ils ont testé le système dans un environnement adapté à ces plantes et ont capturé les mouvements à l’aide de photographies accélérées.
“Nous avons observé que le robot végétal était capable de parcourir 14,6 mm avec une vitesse moyenne de 0,8 mm par heure en faisant tourner son corps”, a expliqué Shintake.
“Le moment où le robot de l’usine s’est déplacé pour la première fois a été vraiment choquant”, a-t-il poursuivi. “Il était également intéressant de noter que la relation entre le déplacement croissant et la force de la plante révélée dans cette étude montrait une tendance similaire à celle des muscles artificiels utilisés dans les robots conventionnels.”
Où pourraient-ils trouver une application
Les chercheurs pensent que les robots basés sur les plantes seraient évolutifs en raison de la diversité de taille et de forme des espèces végétales. Ils soutiennent que les arbres pourraient être utilisés comme robots d’escalade, tandis que des planètes plus petites pourraient être cultivées pour créer de grands systèmes robotiques.
“Nous nous attendons à ce que les systèmes robotiques des usines à grande échelle construisent des structures telles que des ponts et forment des terres résistantes aux catastrophes, par exemple, protégeant contre les glissements de terrain”, a déclaré Shintake. «Ils peuvent également être capables de créer des bâtiments et des aménagements urbains en harmonie avec la nature. Nous envisageons également que le robot végétal ultime fonctionnerait de manière semi-permanente en répétant les cycles de germination, de croissance et de production de graines.
Il a poursuivi en expliquant qu’un tel robot pourrait se fondre dans les environnements naturels et contribuer à la préservation à long terme des écosystèmes et au maintien de l’environnement au fil des décennies grâce à la dispersion des graines sans intervention humaine.
“Il pourrait également être capable de purifier l’environnement en verdissant des îles inhabitées ou des zones polluées inaccessibles aux humains”, a déclaré Shintake. “Du point de vue des endroits éloignés, cela pourrait même être appliqué à la terraformation planétaire.”
Tout cela se passe dans un futur lointain. Après tout, les robots à base de plantes n’en sont encore qu’à leurs débuts.
« Notre robot d’usine a fait un petit mais constant pas en avant. Nous allons d’abord travailler sur l’amélioration des performances du robot. Nous explorerons également l’incorporation de diverses plantes et de différents types de robots pour celles-ci », a conclu Shintake.
« Certains arbres, comme le Yakusugi et le Metasequoia, auraient une durée de vie de plusieurs milliers d’années ; ainsi, les robots végétaux fondés sur ces arbres pourraient également être capables d’effectuer des tâches sur de telles échelles de temps. Des systèmes artificiels comme celui-là sont amusants à imaginer.
Référence : K. Murakami., M. Sato., M. Kubota., Robots végétaux : exploiter l’activation de la croissance des plantes pour la locomotion et la manipulation d’objetsScience avancée, (2024), DOI : 10.1002/advs.202405549
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