La robotique et la fabrication additive en 2023

Il a été une grande année pour le progrès technologique, avec des avancées réalisées dans l’informatique quantique et la 5G à la réalité augmentée/virtuelle, les grands modèles de langage et l’intelligence artificielle (IA). Le paysage technologique a été dramatiquement modifié par ces innovations révolutionnaires.

Aujourd’hui, nous allons couvrir deux industries importantes, la robotique et la fabrication additive, pour voir où nous nous dirigeons.

La robotique a connu une année 2023 particulièrement excitante avec l’émergence de nouvelles technologies alors que les développeurs continuaient à 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 le paysage technologique en constante évolution, car ils révolutionnent la façon dont nous travaillons, vivons et jouons pour devenir une partie essentielle de notre vie.

Ensuite, il y a la fabrication additive (AM) ou la fabrication additive de couches (ALM), qui concerne l’impression 3D. Il s’agit d’un processus contrôlé par ordinateur pour déposer des matériaux, généralement en couches, pour créer des objets à partir de données de modèle tridimensionnel.

Alors, voyons les développements les plus importants réalisés dans ces deux industries en 2023 !

Les robots humanoïdes mènent la robotique

La robotique est le domaine qui traite de la conception, de la création, 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 actionnées automatiquement qui effectuent souvent des tâches simples et répétitives de manière indépendante.

Cette année, nous avons vu plusieurs robots humanoïdes appelés robots humanoïdes faire les gros titres. Ces robots sont appelés humanoïdes parce qu’ils sont similaires à la forme du corps humain et possèdent généralement un torse, une tête, des bras et deux jambes. Principalement, ces robots sont construits pour interagir avec des outils humains et sont utilisés pour l’inspection et la maintenance. Les dernières versions de ces robots peuvent parler, marcher et travailler comme des humains.

Certains des robots humanoïdes populaires incluent Nadine de la société japonaise Kokoro, qui est un robot empathique avec une personnalité, un humeur et des émotions qui établit un contact visuel et retourne les salutations. Geminoid DK est un autre robot humanoïde ultra-réaliste qui ressemble à un humain. Le robot humanoïde Junco Chihira est créé par Toshiba, travaille dans un centre d’information touristique et possède des capacités de reconnaissance de la parole. Ensuite, il y a Jia Jia, qui peut tenir une conversation normale avec des expressions faciales microbiennes avec l’aide d’algorithmes de génération de parole et de technologies de reconnaissance faciale.

Nous ne pouvons pas oublier Sophia, qui est considérée comme le robot humanoïde le plus avancé. Présenté en 2016 et conçu par Hanson Robotics, Sophia est le premier citoyen robot du monde et est également l’ambassadeur de l’innovation robotique pour le programme de développement des Nations Unies. Elle a été créée avec l’objectif de rendre un robot capable d’acquérir des compétences sociales, elle est donc dotée de réseaux de neurones et d’IA pour reconnaître les visages humains et comprendre leurs gestes et émotions.

L’agence spatiale NASA a également développé son propre robot humanoïde appelé Valkyrie, qui mesure 6 pieds 2 pouces de hauteur et pèse 300 livres (136 kg). Ce robot bipède humanoïde est maintenant entré dans les dernières étapes de test au Centre spatial Johnson de la NASA au Texas. Le robot est conçu pour travailler dans des environnements endommagés ou dégradés, ce qui signifie des zones touchées par des catastrophes naturelles.

Des robots comme Valkyrie pourraient également opérer dans l’espace un jour, avec Shaun Azimi, chef de l’équipe de robotique dexterous de la NASA, disant que dans l’espace, les robots humanoïdes pourraient potentiellement gérer des tâches à risque afin que les astronautes puissent se concentrer sur l’exploration et la découverte. Avec cela, l’idée n’est pas de remplacer les équipages humains, mais d’avoir des robots humanoïdes faire le “travail ennuyeux, sale et dangereux” comme le nettoyage des panneaux solaires ou l’inspection de l’équipement défectueux d’un vaisseau spatial, tandis que les humains se concentrent sur des “activités de niveau supérieur”.

Pour cela, la NASA a collaboré avec des sociétés de robotique comme Apptronik, basée au Texas, qui développe Apollo avec une capacité à être “en ligne 22 heures par jour” pour effectuer des tâches orientées chaîne d’approvisionnement dans les entrepôts et les usines de fabrication, et à l’avenir, se déplacer dans le secteur de la vente au détail pour la livraison, puis dans l’espace. Apptronik prévoit de commencer à fournir ces robots aux sociétés l’année prochaine.

En plus de tout cela, d’autres robots humanoïdes qui ont émergé cette année incluent Optimus de Tesla, H1 d’Unitree, Phoenix de la sixième génération de Sanctuary AI et Figure 01 de Figure AI. En fait, la Chine a récemment annoncé ses plans pour produire en masse des robots humanoïdes d’ici 2025. Pendant ce temps, Agility Robotics construit une usine, “RoboFab”, pour produire jusqu’à 10 000 robots par an. Le géant du commerce électronique Amazon a également commencé à effectuer les premiers tests commerciaux d’un robot humanoïde.

Boston Dynamics fait un excellent travail dans ce domaine. Alors, apprenons-en davantage sur eux.

1. Boston Dynamics

Dans le monde des robots humanoïdes, Boston Dynamics est le nom le plus connu, qui a publié plus tôt cette année des vidéos de son robot Atlas courant, ramassant des planches et lançant un sac d’outils sur un chantier de construction simulé. Selon le responsable du contrôle d’Atlas, Ben Stephens, il y a encore un “long chemin à parcourir” 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 en tant que spin-off du MIT, Boston Dynamics est une société de conception de robots qui développe également des logiciels pour la simulation et la formation humaine. La mission de l’entreprise est de concevoir et de créer des robots exceptionnels qui réduisent les dangers et les aspects physiquement difficiles du travail et enrichissent la vie des gens.

Son robot humanoïde Atlas, qu’il définit comme “le robot humanoïde le plus dynamique du monde”, permet à Boston Dynamics de repousser les limites de la mobilité et de la manipulation bimanuelle. Atlas est utilisé pour explorer le potentiel de la forme humanoïde et démontre les efforts de l’entreprise pour développer la prochaine génération de robots avec mobilité, perception et intelligence.

IA pour l’interaction humain-robot

L’intelligence artificielle, ou IA, qui est l’intelligence des machines ou des logiciels, a connu un progrès considérable cette année pour devenir une force motrice dans la transformation de nombreuses industries, y compris 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 fait nécessaires pour que les robots puissent comprendre le comportement humain, les gestes et le langage corporel et exprimer des émotions. Les chercheurs utilisent des techniques telles que la reconnaissance des émotions, la reconnaissance de la parole et les modèles de langage prédictifs pour améliorer non seulement la communication des robots mais également interagir de manière plus intelligente sur le plan émotionnel.

Les progrès de l’IA donnent aux robots des capacités cognitives qui n’étaient pas possibles auparavant, ce qui les rend indispensables dans diverses industries. Cette intersection de la robotique et de l’IA donne également naissance à d’autres industries, le marché de l’IA et de la robotique ayant actuellement une taille de juste plus de 15 milliards de dollars et devrait atteindre 36,78 milliards de dollars d’ici la fin de la décennie.

L’IA est en fait appliquée dans la robotique de nombreuses manières, en commençant par l’apprentissage automatique. En apprenant à partir de données et d’expériences, ce qui est essentiel pour les tâches nécessitant la reconnaissance de modèles, les performances des robots peuvent être améliorées. Les robots utilisent également la vision informatique alimentée par l’IA pour analyser les informations visuelles, ce qui est essentiel pour reconnaître les objets, les personnes et les obstacles qui les aident à naviguer.

Les algorithmes d’IA soutiennent en outre les robots dans la formulation des meilleurs chemins pour naviguer dans leurs environnements complexes, améliorent leur finesse en permettant un contrôle précis des bras et des pinces et prennent des décisions autonomes pour s’adapter à des situations dynamiques sans nécessiter une intervention humaine continue.

L’intégration du traitement automatique du langage naturel (NLP) permet aux robots de comprendre les commandes humaines et d’y répondre mieux, améliorant ainsi leur valeur dans les interactions humain-robot et les rendant plus conviviaux. Dans ce domaine, ChatGPT d’OpenAI, l’histoire la plus importante dans la robotique, l’automatisation et l’IA cette année, a signalé une nouvelle ère dans l’interaction humain-ordinateur.

ChatGPT est un outil NLP alimenté par la technologie d’IA qui vous permet d’avoir des conversations similaires à celles des humains avec un chatbot. En l’espace de quelques mois, ChatGPT a gagné 100 millions d’utilisateurs, ce qui a conduit à une série de sociétés à lancer leurs propres programmes d’IA générative. D’autres grands modèles de langage (LLM) — qui font de l’IA générative ou de l’IA conversationnelle — incluent Google’s Gemini LLM, qui alimente Bard, Amazon’s Olympus et Meta’s Llama 2.

Ce développement dans 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 opérer un bras robotique et naviguer dans un drone aérien. La société a également annoncé des plans pour développer des robots alimentés par GPT et utiliser l’IA générative dans la création de robots. Simultanément, des chercheurs en Suisse et aux Pays-Bas ont utilisé des informations issues de ChatGPT pour développer un robot cueilleur de tomates. Ensuite, il y a Agility Robotics, qui a exploré l’utilisation de LLM pour contrôler son robot de manipulation mobile, Digit.

Comme nous l’avons vu, l’IA aide à élever les capacités des robots pour les rendre plus flexibles, intelligents et compétents dans l’exécution de diverses tâches. Cela rend également possible pour les robots de reconnaître les gestes humains, de comprendre les intentions et de faire des réponses appropriées, permettant une collaboration plus efficace et plus sécurisée entre les humains et les robots.

Cliquez ici pour la liste des meilleures actions de chirurgie robotique.

2. Hanson Robotics

Cette société d’IA et de robotique crée des machines intelligentes sur le plan social et est derrière le célèbre robot Sophia. Hanson Robotics est impliquée dans la science des matériaux, la robotique, la recherche et le développement de l’IA et la conception expérientielle pour “donner vie aux robots” non seulement comme des produits utiles mais également comme des personnages engageants.

En novembre 2023, la société de robotique basée à Hong Kong a développé le premier robot humanoïde alimenté par l’IA, Mika, en collaboration avec la société de style de vie de luxe Dictador. Mika a rejoint Dictador en tant que PDG pour être “responsable du projet Arthouse Spirits DAO et de la communication avec la communauté DAO” au nom de la société.

Ceci 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 mettant en évidence les progrès qui se produisent dans le domaine de l’IA. David Hanson, le PDG de Hanson Robotics, a souligné l’importance de “humaniser” la technologie d’IA et que l’IA doit être enseignée pour “se soucier des gens”.

Imprimantes 3D avancées

Alors que la première technologie d’impression 3D a été inventée dans les années 80, elle a considérablement évolué ces dernières années, avec une taille de marché mondiale d’une valeur de 18,33 milliards de dollars en 2022. Ce marché devrait atteindre près de 100 milliards de dollars d’ici 2032.

Alors que les sociétés commençaient à offrir des imprimantes 3D bon marché pour les consommateurs dans les années 2010, en combinaison avec la frénésie des médias, des géants comme General Electric et Hewlett Packard sont entrés dans l’espace, et maintenant l’industrie voit des applications dans le monde réel dans des domaines tels que :

• Prototypage et développement de produits
• Fabrication
• Médical
• Aérospatiale
• Construction
• Automobile
• Éducation
• Recherche et plus

De cette façon, cela perturbe les marchés traditionnels pour aider d’autres sociétés à accélérer la finalisation de la conception, à produire plus et à innover plus rapidement.

Dans le monde de la fabrication additive ou de l’impression 3D, les sociétés travaillent à améliorer les performances des imprimantes 3D pour permettre des processus et des cas d’utilisation spécifiques. Les progrès dans ce domaine réduisent les exigences énergétiques pour les processus de fabrication additive et améliorent le mouvement de l’imprimante. Ces progrès entraînent une réduction du coût de l’impression 3D et aident la technologie à gagner une accessibilité plus large.

Étant donné la popularité des imprimantes 3D et l’innovation étant la norme dans la fabrication additive, de nombreuses start-ups travaillent à améliorer la technologie. Par exemple, la start-up finlandaise Brinter a créé une imprimante 3D modulaire pour les industries médicale et des sciences de la vie. Leur imprimante 3D prend en charge une gamme de bio-encres et dispose 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 start-up Verde Mantis a développé une imprimante 3D de bureau facile à utiliser et proposant un mode d’impression plug-and-print. Cette imprimante dispose également d’une caméra intégrée, d’une plate-forme auto-nivelante et d’un module Raspberry Pi.

D’autres progrès dans les imprimantes 3D incluent la technologie Hybrid PhotoSynthesis (HPS) qui combine la technologie SLA (laser) et DLP pour profiter de leur résolution et de leur vitesse, aidant à obtenir de meilleurs résultats dans l’impression 3D de résine. Outre l’amélioration de l’imprimante 3D elle-même, les sociétés développent de nouveaux matériaux.

UpNano est une telle société qui a créé UpFlow pour l’impression 3D microfluidique de première génération sur son imprimante, permettant à la start-up médtech Fertilis de développer un dispositif de culture cellulaire pour le marché de la FIV.

L’automatisation, les progrès logiciels, l’impression 3D métallique et l’émergence 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 limitations technologiques et de coût de l’équipement, des matériaux et du prétraitement et du post-traitement.

L’impression 3D est enfin sous les projecteurs après avoir été dans l’ombre pendant longtemps, ce qui, selon ses partisans, peut finalement produire en masse tout, des composants aériens à des équipements médicaux.

3. Stratasys

Fondée en 1989, Stratasys est connue pour produire des solutions pour diverses industries et se vante d’avoir créé l’une des premières imprimantes 3D. La société cotée en bourse a une capitalisation boursière de 1 milliard de dollars, ses actions étant cotées à 14,51 dollars, en hausse de 22,34 % cette année. Le chiffre d’affaires de la société sur 12 mois (TTM) est de 630,579 millions, avec un BPA (TTM) de -1,61, un ratio cours/bénéfice (TTM) de -9,03 et un ROE (TTM) de -4,82 %.

Récemment, la société a reçu une offre d’acquisition non sollicitée de Nano Dimension Ltd. pour toutes les actions qu’elle ne possède pas actuellement à 16,50 dollars par action en espèces, valorisant la société à 1,1 milliard de dollars. Cela est arrivé après que Stratasys ait annulé le projet de fusion de 1,8 milliard de dollars avec Desktop Metal en raison du rejet de l’accord par la majorité des actionnaires. Nano Dimension possède environ 14 % des actions de la société et a fait plusieurs tentatives cette année pour acquérir les actions restantes.

En ce qui concerne la dernière imprimante FDM de la société, F3300, conçue pour la scalabilité, Stratasys a travaillé avec ATI pour construire un changeur d’outils personnalisé qui permet à l’utilisateur de déployer l’un des quatre extrudeurs à la fois. Cela donne à l’utilisateur plus de flexibilité en termes de redondance d’extrudeur ainsi que la capacité d’imprimer plusieurs couleurs en une seule pièce et d’intégrer deux résolutions différentes. La société a annoncé que Toyota sera son premier client à acheter la nouvelle imprimante 3D F3300 de Stratasys.

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Conclusion

Le monde change à un rythme rapide, et avec cela, les sociétés 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 voit des avancées qui les rendent plus intelligents et leur permettent d’interagir avec les humains de manière plus efficace.

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