Robotique et fabrication additive en 2023

Ce fut une excellente année pour les avancées technologiques, avec des percées réalisées dans le calcul quantique et la 5G jusqu’à la réalité augmentée/virtuelle, les grands modèles de langage et l’intelligence artificielle (IA). Le paysage technologique a été profondément transformé par ces innovations révolutionnaires.

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

La robotique a connu une année 2023 particulièrement passionnante avec l’émergence de 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 devient la technologie dominante dans le paysage technologique en constante évolution, révolutionnant notre façon de travailler, de vivre et de jouer pour devenir une partie essentielle de nos vies.

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

Alors, voyons 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, de la conception, de la construction et de l’utilisation de robots pour accomplir des tâches généralement effectuées par des êtres humains. Ici, les robots sont des machines automatiquement opérées qui effectuent souvent des tâches simples et répétitives de manière autonome.

Cette année, nous avons vu plusieurs robots ressemblant à des humains, appelés robots humanoïdes, faire la une des journaux. Ils sont appelés robots humanoïdes parce qu’ils ressemblent 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 les outils humains et sont également utilisés pour l’inspection et la maintenance. Les dernières itérations de ces robots peuvent parler, marcher et travailler comme des humains.

Parmi les robots humanoïdes populaires figurent Nadine de la société japonaise Kokoro, qui est un robot empathique doté de personnalité, d’humeur et d’émotions, capable d’établir un contact visuel et de répondre aux salutations. Geminoid DK est un autre humanoïde ultra‑réaliste qui ressemble à un humain. Humanoid Junco Chihira, créé par Toshiba, travaille dans un centre d’information touristique et possède des capacités de reconnaissance vocale. Puis il y a Jia Jia, qui peut tenir une conversation normale avec des expressions faciales microbiennes grâce aux algorithmes de génération de parole et aux technologies de reconnaissance faciale.

Nous ne pouvons pas oublier Sophia, considérée comme le robot humanoïde le plus avancé. Dévoilée en 2016 et conçue par Hanson Robotics, Sophia est le premier robot citoyen du monde et également ambassadrice de l’innovation robotique pour le programme de développement de l’ONU. Elle a été créée dans le but de rendre un robot capable d’acquérir des compétences sociales, d’où son intégration de réseaux neuronaux 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 (environ 1,88 m) et pèse 300 livres (136 kg). Ce robot humanoïde bipède est maintenant entré dans les dernières phases de test au Johnson Space Center de la NASA au Texas. Le robot est conçu pour travailler dans des environnements endommagés ou dégradés, c’est‑à‑dire des zones touchées par des catastrophes naturelles.

Des robots comme Valkyrie pourront également fonctionner dans l’espace un jour, Shaun Azimi, chef de l’équipe NASA Dexterous Robotics, déclarant qu’en espace, les robots humanoïdes pourraient potentiellement gérer des tâches risquées afin que les astronautes puissent se concentrer sur l’exploration et la découverte. L’idée n’est pas de remplacer les équipages humains mais plutôt de faire en sorte que les robots humanoïdes effectuent le travail « ennuyeux, sale et dangereux », comme le nettoyage des panneaux solaires ou l’inspection d’équipements défectueux d’un vaisseau spatial, tandis que les humains se concentrent sur les « activités de niveau supérieur ».

Pour cela, la NASA s’est associée à des entreprises de robotique comme Apptronik, basée au Texas, qui développe Apollo avec une capacité d’être « en ligne 22 heures par jour » pour exécuter des tâches orientées chaîne d’approvisionnement dans les entrepôts et les usines, et, à l’avenir, se lancer dans le commerce de détail, la livraison et, ensuite, l’espace. Apptronik prévoit de commencer à fournir ces robots aux entreprises l’année suivante.

En plus de tout cela, d’autres robots humanoïdes apparus cette année incluent Optimus de Tesla, le H1 de Unitree, le Phoenix de sixième génération de Sanctuary AI et le Figure 01 de Figure AI. En fait, la Chine a récemment annoncé ses plans de production en masse de 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 réalise un excellent travail dans ce domaine. Découvrons‑les.

1. Boston Dynamics 

Dans le monde des robots humanoïdes, Boston Dynamics est le nom le plus connu, qui, plus tôt cette année, a publié 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 reste encore « un long chemin » avant 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 robotique qui développe également des logiciels de simulation et de formation humaines. La mission de l’entreprise est de concevoir et créer des robots exceptionnels qui réduisent les dangers et les aspects physiquement difficiles du travail et enrichissent la vie des personnes.

Son robot humanoïde Atlas, qu’elle définit comme « le robot humanoïde le plus dynamique du monde », permet à Boston Dynamics de repousser les limites de la mobilité du corps entier et de la manipulation bimanuel. Atlas est utilisé pour explorer le potentiel du facteur de 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 une progression énorme cette année pour devenir une force motrice transformant de nombreuses industries, y compris la robotique. Grâce à l’apprentissage automatique, l’IA permet aux robots d’apprendre et d’exécuter 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 comme la reconnaissance des émotions, la reconnaissance vocale et les modèles de langage prédictifs non seulement pour améliorer la communication des robots mais aussi pour interagir de manière plus émotionnellement intelligente.

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

L’IA est réellement appliquée à la robotique de nombreuses manières, à commencer par l’apprentissage automatique. En apprenant à partir de données et d’expériences, ce qui est essentiel pour les tâches nécessitant la reconnaissance de motifs, les performances des robots peuvent être améliorées. Les robots utilisent également la vision par ordinateur alimentée par l’IA pour analyser les informations visuelles, essentielles pour reconnaître les objets, les personnes et les obstacles qui les aident à se déplacer.

Les algorithmes d’IA soutiennent davantage les robots dans la formulation des meilleurs chemins afin de naviguer dans leurs environnements complexes, 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 du langage naturel (NLP) permet aux robots de comprendre les commandes humaines et d’y répondre plus efficacement, renforçant leur valeur dans les interactions humain‑robot et les rendant plus conviviaux. Dans ce domaine, ChatGPT d’OpenAI, la plus grande histoire en robotique, automatisation et IA cette année, a signalé une nouvelle ère dans l’interaction homme‑machine.

ChatGPT est un outil NLP propulsé par la technologie IA qui vous permet d’avoir des conversations semblables à celles d’un humain avec un chatbot. En quelques mois, ChatGPT a gagné 100 millions d’utilisateurs, ce qui a conduit de nombreuses entreprises à lancer leurs propres programmes d’IA générative. D’autres grands modèles de langage (LLM) — qui créent de l’IA générative ou conversationnelle — incluent le 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. L’entreprise 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 les connaissances 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. Elle rend également possible pour les robots de reconnaître les gestes humains, de comprendre les intentions et de fournir des réponses appropriées, permettant une collaboration plus efficace et sécurisée entre les humains et les robots.

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

2. Hanson Robotics

Cette entreprise d’IA et de robotique crée des machines socialement intelligentes et est à l’origine de la célèbre Sophia le Robot. Hanson Robotics est impliquée dans la science des matériaux, la robotique, la recherche et le développement de l’IA, ainsi que le design expérientiel pour « donner vie aux robots » non seulement comme produits utiles mais aussi comme personnages engageants.

En novembre 2023, la société de robotique basée à Hong Kong a développé le premier robot humanoïde IA au monde, 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 l’entreprise.

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 avancées dans le domaine de l’IA. David Hanson, le PDG de Hanson Robotics, a souligné l’importance d’« humaniser » la technologie IA et que l’IA doit être enseignée à « se soucier des personnes ».

Imprimantes 3D avancées

Alors que la première technologie d’impression 3D a été inventée au début des années 1980, elle a considérablement évolué ces dernières années, avec une taille de marché mondial évaluée à $18,33 milliard 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, combinées à la frénésie médiatique, des géants comme General Electric et Hewlett Packard sont entrés dans le secteur, et maintenant l’industrie voit des applications réelles dans des domaines tels que :

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

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

Dans le monde de la fabrication additive ou de l’impression 3D, les entreprises travaillent à améliorer les performances des imprimantes 3D afin de permettre des processus et des cas d’utilisation spécifiques. Les avancées dans ce domaine réduisent les besoins énergétiques des processus de fabrication additive et améliorent le mouvement des imprimantes. Ces avancées entraînent une réduction du coût de l’impression 3D et aident la technologie à gagner en accessibilité.

Étant donné la popularité des imprimantes 3D et le fait que l’innovation est la norme dans la fabrication additive, de nombreuses startups travaillent à améliorer la technologie. Par exemple, la startup finlandaise Brinter a créé une bioprinter modulaire pour les industries médicales et des sciences de la vie. Leur bioprinter prend en charge une gamme d’encres bio et est équipé 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 plateforme auto‑nivélante et un module Raspberry Pi.

D’autres avancées dans les imprimantes 3D incluent la technologie Hybrid PhotoSynthesis (HPS) qui combine les technologies SLA (laser) et DLP pour profiter de leur résolution et vitesse, aidant à obtenir de meilleurs résultats dans l’impression 3D résine. En plus de faire progresser l’imprimante 3D elle‑même, les entreprises développent également de nouveaux matériaux.

UpNano est une telle entreprise qui a créé UpFlow pour l’impression micro‑3D de dispositifs microfluidiques de première génération sur son imprimante, permettant à la startup medtech Fertilis de développer un dispositif de culture cellulaire pour le marché de la FIV.

L’automatisation, les avancées logicielles, l’impression 3D métal et la montée de la chaîne d’approvisionnement numérique sont d’autres tendances dans ce secteur. Cependant, des défis subsistent sous forme de difficultés d’échelle, de limitations technologiques et de coûts d’équipement, de matériaux et de pré‑ et post‑traitement.

L’impression 3D obtient enfin la lumière des projecteurs après avoir été dans l’ombre pendant longtemps, ce qui, selon ses défenseurs, peut finalement produire en masse tout, des composants d’avion aux équipements médicaux.

3. Stratasys

Fondée en 1989, Stratasys est connue pour produire des solutions pour diverses industries et se vante que son fondateur a créé l’une des toutes premières imprimantes 3D. L’entreprise cotée en bourse a une capitalisation boursière de 1 milliard de dollars, ses actions se négociant à 14,51 $, en hausse de 22,34 % cette année. Le chiffre d’affaires sur les 12 derniers mois (TTM) est de 630,579 millions tandis que l’EPS (TTM) est de -1,61, le P/E (TTM) de -9,03 et le ROE (TTM) de -4,82 %.

Récemment, l’entreprise a reçu une offre publique d’achat non sollicitée de la part de Nano Dimension Ltd. pour toutes les actions qu’elle ne possède pas actuellement, à 16,50 $ par action en espèces, donnant à l’entreprise une valorisation de 1,1 milliard de dollars. Cela est survenu après que Stratasys a mis fin à la fusion proposée de 1,8 milliard de dollars avec Desktop Metal en raison du rejet majoritaire de l’opération par les actionnaires. Nano Dimension possède environ 14 % des actions de l’entreprise et a fait plusieurs tentatives cette année pour acquérir les actions restantes.

En ce qui concerne la dernière imprimante Fusion Deposition Modeling (FDM) de l’entreprise, la F3300, conçue pour l’évolutivité, Stratasys a travaillé avec ATI pour créer un changeur d’outils personnalisé qui permet à l’utilisateur de déployer l’un des quatre extrudeurs à la fois. Cela offre à l’utilisateur plus de flexibilité concernant la redondance des extrudeurs ainsi que la capacité d’imprimer plusieurs couleurs en une seule pièce et d’incorporer deux résolutions différentes. L’entreprise a annoncé que Toyota sera son premier client à acheter la nouvelle imprimante 3D Stratasys F3300.

Cliquez ici pour la liste des meilleures actions d’impression 3D et de fabrication additive.

Conclusion

Le monde évolue à un rythme rapide, et avec cela, 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 percées qui les rendent plus intelligents 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 avancées dans ces deux domaines ayant le potentiel de transformer de nombreuses industries, de créer de nouvelles opportunités d’emploi et d’éducation, et d’améliorer notre quotidien.