Robotique et fabrication additive en 2023

Ce fut une année formidable pour le progrès technologique, avec des percées réalisées dans l’informatique quantique et la 5G vers l’AR/VR, les grands modèles de langage et l’intelligence artificielle (IA). Le paysage technologique a été radicalement modifié par ces innovations révolutionnaires.

Aujourd'hui, nous allons couvrir deux secteurs importants, la robotique et la fabrication additive, pour voir où nous allons.

La robotique a connu une année 2023 particulièrement passionnante avec l’essor des nouvelles technologies alors que les développeurs continuaient de repousser les limites de ce que les robots peuvent faire. Toutes ces avancées dans le secteur indiquent que la robotique est la technologie dominante dans un paysage technologique en constante évolution, car elle révolutionne la façon dont nous travaillons, vivons et jouons pour devenir une partie essentielle de nos vies.

Ensuite, il y a la fabrication additive (AM) ou la fabrication additive par couches (ALM), qui consiste à Impression 3D. Il s'agit d'un processus contrôlé par ordinateur permettant de déposer des matériaux, généralement en couches, afin de créer des objets à partir de données de modèles tridimensionnels.

Voyons donc les développements les plus marquants réalisés dans ces deux industries en 2023 !

Les robots humanoïdes mènent la robotique 

La robotique est le domaine qui traite de la conception, du design, de la construction et de l'utilisation de robots pour effectuer des tâches généralement effectuées par des êtres humains. Ici, les robots sont des machines à commande automatique qui effectuent souvent de manière autonome des tâches simples et répétitives.

Cette année, plusieurs robots humanoïdes, appelés robots humanoïdes, ont fait la une des journaux. On les appelle ainsi car ils ressemblent à un corps humain et possèdent généralement un torse, une tête, des bras et deux jambes. Ces robots sont principalement conçus pour interagir avec des outils humains et sont également utilisés pour l'inspection et la maintenance. Les dernières versions de ces robots peuvent parler, marcher et travailler comme des humains.

Parmi les robots humanoïdes les plus populaires, on trouve Nadine, de l'entreprise japonaise Kokoro, un robot empathique doté d'une personnalité, d'humeurs et d'émotions, capable d'établir un contact visuel et de répondre aux salutations. Geminoid DK est un autre humanoïde ultra-réaliste ressemblant à un humain. Junco Chihira, humanoïde créé par Toshiba, travaille dans un centre d'information touristique et possède des capacités de reconnaissance vocale. Enfin, Jia Jia, capable de tenir une conversation normale avec des expressions faciales microbiennes grâce à des algorithmes de génération vocale et à des technologies de reconnaissance faciale.

N'oublions pas Sophia, considérée comme le robot humanoïde le plus avancé. Lancée en 2016 et conçue par Hanson Robotics, Sophia est la première citoyenne robotique du monde et l'ambassadrice de l'innovation robotique pour le programme de développement des Nations Unies. Créée dans le but de créer un robot capable d'acquérir des compétences sociales, elle est dotée de réseaux neuronaux et d'IA pour reconnaître les visages humains et comprendre leurs gestes et leurs émotions.

L'agence spatiale NASA a également développé son propre robot humanoïde, Valkyrie, mesurant 6 m et pesant 2 kg. Ce robot humanoïde bipède est actuellement en phase finale de tests au Centre spatial Johnson de la NASA, au Texas. Il est conçu pour fonctionner dans des environnements endommagés ou dégradés, c'est-à-dire dans des zones touchées par des catastrophes naturelles.

Des robots comme Valkyrie pourraient également opérer dans l'espace un jour. Shaun Azimi, chef de l'équipe Robotique agile de la NASA, affirme que dans l'espace, les robots humanoïdes pourraient potentiellement gérer des tâches risquées, permettant ainsi aux astronautes de se concentrer sur l'exploration et la découverte. L'idée n'est pas de remplacer les équipages humains, mais plutôt de confier à des robots humanoïdes les tâches « ennuyeuses, sales et dangereuses » comme le nettoyage des panneaux solaires ou l'inspection des équipements défectueux des vaisseaux spatiaux, tandis que les humains se concentreront sur des « activités de plus haut niveau ».

Pour cela, la NASA s'est associée à des sociétés de robotique comme Apptronik, basée au Texas, qui développe Apollo avec une capacité d'être « en ligne 22 heures sur XNUMX » pour effectuer des tâches liées à la chaîne d'approvisionnement dans les entrepôts et les usines de fabrication et, à l'avenir, se déplacer. du commerce de détail à la livraison, puis à l'espace. Apptronik prévoit de commencer à fournir ces robots aux entreprises l'année suivante.

Outre tout cela, d'autres robots humanoïdes ont émergé cette année, notamment l'Optimus de Tesla, le H1 d'Unitree, le Phoenix de sixième génération de Sanctuary AI et le Figure 01 de Figure AI. En fait, la Chine a récemment annoncé son intention de produire en masse des robots humanoïdes d'ici 2025. Pendant ce temps, Agility Robotics construit une usine, « RoboFab », pour produire jusqu'à 10,000 XNUMX robots par an. Le géant du commerce électronique Amazon a également commencé à réaliser les premiers tests commerciaux d’un robot humanoïde.

Boston Dynamics réalise un travail remarquable dans ce domaine. Découvrons-les ensemble.

1. Boston Dynamics 

Dans le monde des robots humanoïdes, Boston Dynamics est la marque la plus connue. Plus tôt cette année, elle a publié des vidéos de son robot Atlas courant, ramassant des planches et lançant un sac d'outils sur un chantier simulé. Selon Ben Stephens, responsable du contrôle d'Atlas, il reste encore beaucoup à faire pour que les robots bipèdes puissent travailler aux côtés des humains de manière fiable, mais « c'est l'avenir de la robotique ».

Fondée en 1992, Boston Dynamics est une entreprise de conception robotique issue du MIT. Elle développe également des logiciels de simulation et de formation humaine. Sa mission est de conceptualiser et de créer des robots exceptionnels qui réduisent les dangers et les difficultés physiques du travail et enrichissent la vie des gens. 

Son robot humanoïde Atlas, qu'elle définit comme « le robot humanoïde le plus dynamique au monde », permet à Boston Dynamics de repousser les limites de la mobilité intégrale et de la manipulation bimanuelle. Atlas permet d'explorer le potentiel du facteur de forme humanoïde et illustre les efforts de l'entreprise pour développer la prochaine génération de robots dotés de mobilité, de perception et d'intelligence.

L'IA pour l'interaction homme-robot

L’intelligence artificielle, ou IA, qui est l’intelligence des machines ou des logiciels, a connu d’énormes progrès cette année pour devenir un moteur de transformation de nombreuses industries, dont la robotique. Grâce à l’apprentissage automatique, l’IA permet aux robots d’apprendre et d’effectuer des tâches spécifiques. 

Les techniques d’IA sont en réalité nécessaires pour que les robots soient capables de comprendre le comportement humain, les gestes et le langage corporel et d’exprimer leurs émotions. Les chercheurs utilisent des techniques telles que la reconnaissance des émotions, la reconnaissance vocale et des modèles de langage prédictifs non seulement pour améliorer la communication des robots, mais aussi pour interagir de manière plus intelligente sur le plan émotionnel.

Les progrès de l’IA confèrent aux robots des capacités cognitives qui n’étaient auparavant pas possibles, ce qui rend les robots alimentés par l’IA indispensables dans diverses industries. Cette intersection de la robotique et de l'IA donne également naissance à d'autres industries, le marché de la robotique IA représentant actuellement un peu plus de 15 milliards de dollars et devrait atteindre 36.78 milliards de dollars d'ici la fin de cette décennie. 

L'IA est actuellement appliquée à la robotique de multiples façons, à commencer par l'apprentissage automatique. L'apprentissage à partir des données et des expériences, essentiel pour les tâches nécessitant la reconnaissance de formes, permet d'améliorer les performances des robots. Les robots utilisent également la vision par ordinateur basée sur l'IA pour analyser les informations visuelles, essentielles à la reconnaissance des objets, des personnes et des obstacles, ce qui les aide à se déplacer. 

Les algorithmes d'IA aident en outre les robots à formuler les meilleurs chemins afin de naviguer dans leur environnement complexe, en améliorant leur finesse en permettant un contrôle précis des bras et des pinces et en prenant des décisions autonomes pour s'adapter à des situations dynamiques sans nécessiter une intervention humaine continue. 

L'intégration du traitement automatique du langage naturel (TALN) permet aux robots de comprendre les commandes humaines et de mieux y répondre, améliorant ainsi leur efficacité dans les interactions homme-machine et les rendant plus conviviales. Dans ce domaine, ChatGPT d'OpenAI, événement majeur de l'année en robotique, automatisation et IA, a marqué une nouvelle ère dans l'interaction homme-machine. 

ChatGPT est un outil PNL piloté par la technologie de l'IA qui vous permet d'avoir des conversations de type humain avec un chatbot. En quelques mois, ChatGPT a gagné 100 millions d'utilisateurs, ce qui a conduit plusieurs entreprises à lancer leurs propres programmes d'IA générative. Parmi les autres grands modèles de langage (LLM) – qui permettent l'IA générative ou conversationnelle – figurent Gemini LLM de Google, qui alimente Bard, Olympus d'Amazon et Llama 2 de Meta.

Ce développement de l’IA générative a ouvert de nouvelles possibilités dans l’industrie de la robotique. Par exemple, plus tôt cette année, Microsoft a amélioré ChatGPT pour faire fonctionner un bras robotique et piloter un drone aérien. La société a également annoncé son intention de développer des robots alimentés par GPT et d'utiliser l'IA générative dans la création de robots. Simultanément, des chercheurs en Suisse et aux Pays-Bas ont utilisé les connaissances de ChatGPT pour développer un robot cueilleur de tomates. Il y a ensuite Agility Robotics, qui a exploré l’utilisation des LLM pour contrôler son robot de manipulation mobile, Digit.

Comme nous l'avons vu, l'IA contribue à améliorer les capacités des robots, les rendant plus flexibles, intelligents et performants dans l'exécution de diverses tâches. Elle leur permet également de reconnaître les gestes humains, de comprendre les intentions et d'apporter des réponses appropriées, favorisant ainsi une collaboration plus efficace et plus sûre entre humains et robots.

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2. Robotique Hanson

Cette entreprise d'IA et de robotique crée des machines socialement intelligentes et est à l'origine du célèbre robot Sophia. Hanson Robotics est impliquée dans la science des matériaux, la robotique, la recherche et le développement en IA et la conception expérientielle pour « donner vie aux robots », non seulement en tant que produits utiles, mais aussi en tant que personnages attachants.

En novembre 2023, l'entreprise de robotique basée à Hong Kong a développé Mika, le premier robot humanoïde doté d'IA au monde, en collaboration avec Dictador, une entreprise de luxe. Mika a rejoint Dictador en tant que PDG et est désormais responsable du projet DAO d'Arthouse Spirits et de la communication avec la communauté DAO. 

Ce n'est pas tout. Mika a également reçu le titre de professeur honoraire lors de l'inauguration de l'Université Collegium Humanum 2023/24 et a prononcé un discours soulignant les progrès réalisés dans le domaine de l'IA. David Hanson, PDG de Hanson Robotics, a souligné l'importance d'« humaniser » la technologie de l'IA et le fait que l'IA doit apprendre à « se soucier des gens ». 

Imprimantes 3D avancées

Bien que la première technologie d'impression 3D ait été inventée au début des années 1980, elle s'est considérablement développée ces dernières années, la taille du marché mondial valant 18.33 milliards de dollars en 2022. Ce marché devrait atteindre près de 100 milliards de dollars d’ici 2032.

Alors que les entreprises ont commencé à proposer des imprimantes 3D grand public bon marché dans les années 2010, en combinaison avec la frénésie médiatique, des géants comme General Electric et Hewlett Packard sont entrés dans l'espace, et maintenant l'industrie voit des applications concrètes dans des domaines tels que :

• Prototypage et développement de produits
• Fabrication
• Droit médical
• Industrie aerospatiale
• Construction
• Automobile
• Education
• Recherche et plus

De cette façon, elle bouleverse les marchés traditionnels pour aider d’autres entreprises à accélérer la finalisation de la conception, à produire davantage et à innover plus rapidement. 

Dans le monde de la fabrication additive ou de l’impression 3D, les entreprises s’efforcent d’améliorer les performances des imprimantes 3D pour permettre des processus et des cas d’utilisation spécifiques. Les progrès dans ce domaine réduisent les besoins énergétiques des processus de fabrication additive et améliorent le mouvement des imprimantes. Ces progrès conduisent à une réduction du coût de l’impression 3D et aident la technologie à devenir plus accessible. 

Compte tenu de la popularité des imprimantes 3D et du fait que l’innovation est la norme en matière de fabrication additive, de nombreuses startups travaillent à l’amélioration de cette technologie. Par exemple, la startup finlandaise Brinter a créé une bio-imprimante modulaire pour les secteurs médical et des sciences de la vie. Leur bio-imprimante prend en charge une gamme de bio-encres et est équipée d'une lumière UV intégrée à des fins de désinfection, permettant aux chercheurs d'imprimer des organes, des modèles de cancer et des médicaments personnalisés. 

Aux États-Unis, la startup Verde Mantis a développé une imprimante 3D de bureau facile à utiliser et offrant un mode plug-and-print. Cette imprimante comprend également une caméra intégrée, une plate-forme auto-nivelante et un module Raspberry Pi.

D'autres avancées dans les imprimantes 3D incluent la technologie de photosynthèse hybride (HPS) qui combine les technologies SLA (laser) et DLP pour tirer parti de leur résolution et de leur vitesse, permettant ainsi d'obtenir de meilleurs résultats en impression 3D en résine. En plus de faire progresser l’imprimante 3D elle-même, les entreprises développent également de nouveaux matériaux. 

UpNano est l'une de ces sociétés qui a créé UpFlow pour le premier dispositif microfluidique d'impression 3D sur son imprimante, permettant à la startup de technologie médicale Fertilis de développer un dispositif de culture cellulaire pour le marché de la FIV.

L'automatisation, les progrès des logiciels, l'impression 3D métal et l'essor de la chaîne d'approvisionnement numérique sont d'autres tendances dans ce secteur. Cependant, des défis subsistent sous la forme de difficultés de mise à l'échelle, de limites technologiques et de coût de l'équipement, des matériaux et du pré- et post-traitement.

L'impression 3D est enfin sur le devant de la scène après avoir été longtemps dans l'ombre, ce qui, selon ses partisans, peut à terme produire en masse de tout, des composants d'avions jusqu'aux équipements médicaux.

3. Stratasys

Fondée en 1989, Stratasys est réputée pour ses solutions destinées à divers secteurs d'activité et se targue d'avoir créé l'une des toutes premières imprimantes 3D par son fondateur. Cotée en bourse, la société affiche une capitalisation boursière d'un milliard de dollars et son action s'échange à 1 dollars, en hausse de 14.51 % cette année. Son chiffre d'affaires sur les 22.34 derniers mois (TTM) s'élève à 12 millions de dollars, pour un BPA (TTM) de -630.579, un PER (TTM) de -1.61 et un ROE (TTM) de -9.03 %.

Récemment, la société a reçu une offre publique d'achat spontanée de Nano Dimension Ltd. pour toutes les actions qu'elle ne détient pas actuellement, au prix de 16.50 $ l'action en numéraire, ce qui lui confère une valorisation de 1.1 milliard de dollars. Cette offre fait suite à l'abandon par Stratasys du projet de fusion de 1.8 milliard de dollars avec Desktop Metal, la majorité des actionnaires ayant rejeté l'opération. Nano Dimension détient environ 14 % des actions de la société et a tenté à plusieurs reprises cette année d'acquérir le reste. 

Pour sa dernière imprimante FDM (Fusion Deposition Modeling), la F3300, conçue pour être évolutive, Stratasys a collaboré avec ATI pour créer un changeur d'outils personnalisé permettant de déployer simultanément quatre extrudeuses. Ce changement offre une plus grande flexibilité grâce à la redondance des extrudeuses, ainsi que la possibilité d'imprimer plusieurs couleurs sur une même pièce et d'intégrer deux résolutions différentes. L'entreprise a annoncé que Toyota sera son premier client à acquérir la nouvelle imprimante 3300D Stratasys F3. 

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Conclusion

Le monde évolue à un rythme rapide et, parallèlement, les entreprises de fabrication additive continuent de développer des matériaux sur mesure et d'améliorer les performances des imprimantes 3D, tandis que le monde de la robotique connaît des avancées qui les rendent plus intelligentes et leur permettent d'interagir avec les humains. plus efficacement. 

Nous pouvons nous attendre à voir des produits encore plus sophistiqués à l’avenir, les progrès dans ces deux domaines ayant le potentiel de changer de nombreux secteurs, d’offrir de nouvelles opportunités d’emploi et d’éducation et d’améliorer notre vie quotidienne.