Inspirée par le squelette humain, l'équipe du professeur Wang Hongqiang de l'Université des sciences et technologies du Sud a récemment développé un robot humanoïde souple capable de grandir, de se déformer et de se déplacer de manière flexible - GrowHR, qui propose une nouvelle idée flexible pour le développement de robots humanoïdes.Différent des robots rigides traditionnels, la conception de base de GrowHR est dérivée de la bionique des os humains. Les caractéristiques de l'os telles que la croissance, la légèreté, la haute résistance et l'absorption des chocs ont inspiré l'équipe à développer un nouveau mécanisme flexible basé sur une structure d'expansion pneumatique et un mécanisme de stabilisation multidimensionnel.

Le mécanisme utilise une chambre à air en PVC souple pour réaliser la déformation, est enveloppé d'une couche de tissu non extensible pour améliorer la rigidité axiale et est équipé de connecteurs rigides aux deux extrémités. Il ne pèse que 350 grammes mais peut atteindre un taux d'étirement allant jusqu'à 315 %.

Basé sur cette structure innovante, GrowHR fait preuve d’une extraordinaire adaptabilité morphologique. Sa hauteur peut varier librement entre 0,49 mètres et 1,36 mètres, et il peut même « grandir » indépendamment d'une boîte d'emballage étroite jusqu'à atteindre toute sa hauteur. Afin d'assurer la stabilité de l'expansion et de la contraction, l'équipe a créé un mécanisme de retenue de câble synchrone unique et des tiges de guidage linéaires pour maintenir l'équilibre lors du changement de forme.

Afin d'assurer la stabilité pendant le processus de gonflage et de dégonflage, les chercheurs ont également conçu de manière créative un mécanisme de retenue du câble de synchronisation : quatre câbles de longueur égale sont utilisés pour garantir que les deux extrémités sont toujours parallèles.L'ajout de tiges de guidage linéaires améliore encore la résistance à la flexion, permettant au robot de changer de hauteur en toute sécurité en position debout.

Sur la base de la conception ci-dessus, GrowHR démontre des capacités de mouvement multimodales que les robots humanoïdes traditionnels ne possèdent pas, ouvrant ainsi l'imagination à davantage de scénarios d'application.

Le premier est l’adaptabilité morphologique extrêmement forte. Il peut se déformer à travers des trous courts qui ne représentent que 36 % de sa hauteur d'origine et se faufiler à travers des fentes qui ne représentent que 61 % de sa largeur d'origine en rétrécissant son ventre, améliorant ainsi considérablement son accessibilité sur des terrains complexes.

Cette capacité de changement de forme débloque également un mode d'exploration unique. Grâce au travail coopératif de la structure de connexion cultivable et du servomoteur, GrowHR peut se tortiller comme un ver de terre, et la vitesse de rampement est 1 122 fois plus élevée qu'en utilisant uniquement un moteur ou un actionneur souple, de sorte qu'il peut pénétrer dans des grottes extrêmement petites.

Ne se limitant pas à la terre, ses capacités s’étendent également à l’eau.Comme la densité n'est que de 5,8 % de celle de l'eau, il peut non seulement flotter et nager dans l'eau, mais aussi supporter 16 fois son propre poids. À l'aide de palmes et de blocs de masse, il peut même réaliser un travail léger de « flotter sur l'eau » et peut être utilisé pour le sauvetage aquatique, le nettoyage des surfaces de l'eau et d'autres tâches.

Comme il ne pèse que 4,5 kilogrammes, GrowHR peut être transporté par voie aérienne à l’aide de ventilateurs canalisés ou de drones. La distance de vol la plus longue de l'expérience a atteint 5,5 kilomètres, démontrant son grand potentiel pour effectuer des missions de recherche et de sauvetage dans des zones reculées.

Pour un robot capable d’entrer dans une maison et de s’entendre avec les gens jour et nuit, la sécurité est toujours la première priorité. La conception de GrowHR a la « sécurité intrinsèque » gravée dans son ADN depuis le début.

Bien qu'il mesure 1,36 mètre de haut, GrowHR ne pèse que 4,5 kilogrammes, soit moins de 20 % du poids des robots rigides traditionnels de même taille. Cette conception ultra légère signifie que même en cas de collision, la force d’impact est bien inférieure à celle d’un robot traditionnel.

Les données expérimentales montrent que la force d'impact de GrowHR lorsqu'il tombe au sol n'est que de 1/1,7 de celle d'un robot rigide de même poids.

GrowHR est conçu avec la sécurité au cœur. Son poids ultraléger (moins de 20 % d’un robot rigide de même taille) fait que même en cas de collision, la force d’impact est bien inférieure à celle des robots traditionnels.Les tests montrent que sa force d'impact en tombant au sol n'est que de 1/1,7 de celle d'un robot rigide de même poids. Il peut serrer les enfants dans ses bras en toute sécurité, même en cas de chute accidentelle, avec un risque extrêmement faible pour les humains et les machines, et son poids permet même aux enfants de le déplacer facilement, ce qui constitue une base de sécurité essentielle pour les futurs robots de service à domicile.

De plus, sa structure flexible apporte également des performances dynamiques uniques. Par exemple, les jambes peuvent stocker et libérer de l’énergie élastique lorsqu’elles sont sollicitées, accomplissant ainsi des actions sensibles telles que frapper un ballon, difficiles à réaliser avec des robots rigides.

L'équipe de recherche a déclaré qu'à l'avenir, en augmentant le degré de liberté, en utilisant des actionneurs plus puissants et en combinant des algorithmes de contrôle avancés, l'autonomie et les performances dynamiques de ces robots devraient être encore améliorées.

De la déformation autonome, de l'adaptation multi-environnements à la sécurité intrinsèque, GrowHR semble donner vie à l'assistant de santé « Baymax » du film « Big Buck », et va même plus loin : il sait non seulement comment serrer dans ses bras en toute sécurité, mais maîtrise également diverses compétences telles que le vol, la natation, la dérive de l'eau et le « rétrécissement des os » pour porter les coutures. Un avenir de robots plus flexibles, plus sûrs et pouvant être profondément intégrés à l’environnement humain se dessine progressivement grâce à cette exploration.