Regardez un essaim de robots fleurir comme un jardin<\/p>\n
Des chercheurs de l’Universit\u00e9 de Princeton ont construit un essaim de mini-robots interconnect\u00e9s qui fleurissent comme des fleurs en r\u00e9ponse aux changements de niveaux de lumi\u00e8re dans un bureau. Selon leur nouvel article publi\u00e9 dans la revue Science Robotics, de tels essaims robotiques pourraient un jour \u00eatre utilis\u00e9s comme fa\u00e7ades dynamiques dans les conceptions architecturales, permettant aux b\u00e2timents de s’adapter aux conditions climatiques changeantes ainsi que d’interagir avec les humains de mani\u00e8re cr\u00e9ative.<\/p>\n
Les auteurs se sont inspir\u00e9s des architectures vivantes, comme les ruches. Les fourmis de feu fournissent un exemple classique de ce type de comportement collectif. Quelques fourmis bien espac\u00e9es se comportent comme des fourmis individuelles. Mais si on en rassemble suffisamment, elles se comportent davantage comme une seule unit\u00e9, pr\u00e9sentant \u00e0 la fois des propri\u00e9t\u00e9s solides et liquides. Vous pouvez les verser d’une th\u00e9i\u00e8re comme des fourmis, comme le laboratoire de Goldman l’a d\u00e9montr\u00e9 il y a plusieurs ann\u00e9es, ou elles peuvent se lier pour construire des tours ou des radeaux flottants, une comp\u00e9tence de survie pratique lorsque, par exemple, un ouragan inonde Houston. Elles excellent \u00e9galement dans la r\u00e9gulation de leur propre flux de circulation. On ne voit presque jamais un embouteillage de fourmis.<\/p>\n
Naturellement, les scientifiques sont impatients d’imiter de tels syst\u00e8mes. Par exemple, en 2018, des chercheurs du Georgia Tech ont construit des robots semblables \u00e0 des fourmis et les ont programm\u00e9s pour creuser \u00e0 travers des balles en plastique magn\u00e9tique imprim\u00e9es en 3D con\u00e7ues pour simuler un sol humide. Des essaims de robots capables de creuser efficacement sous terre sans se bloquer seraient extr\u00eamement b\u00e9n\u00e9fiques pour les efforts miniers ou de r\u00e9cup\u00e9ration apr\u00e8s catastrophe, o\u00f9 l’utilisation d’\u00eatres humains pourrait ne pas \u00eatre r\u00e9alisable.<\/p>\n
En 2019, des scientifiques ont d\u00e9couvert que les vol\u00e9es de choucas sauvages changent leurs sch\u00e9mas de vol selon qu’ils retournent se percher ou se regroupent pour chasser les pr\u00e9dateurs. Ce travail pourrait un jour mener au d\u00e9veloppement d’essaims robotiques autonomes capables de changer leurs r\u00e8gles d’interaction pour effectuer diff\u00e9rentes t\u00e2ches en r\u00e9ponse \u00e0 des signaux environnementaux.<\/p>\n
Les auteurs de ce dernier article notent que les plantes peuvent optimiser leur forme pour obtenir suffisamment de lumi\u00e8re solaire ou de nutriments, gr\u00e2ce \u00e0 des cellules individuelles qui interagissent entre elles via des signaux m\u00e9caniques et d’autres formes de signalisation. En revanche, l’architecture con\u00e7ue par les \u00eatres humains est largement statique, compos\u00e9e d’\u00e9l\u00e9ments fixes rigides qui entravent la capacit\u00e9 des occupants des b\u00e2timents \u00e0 s’adapter aux variations quotidiennes, saisonni\u00e8res ou annuelles des conditions climatiques. Il n’y a eu que quelques exemples d’application d’algorithmes d’intelligence collective inspir\u00e9s par les plantes, les insectes et les oiseaux migrateurs au processus de conception pour obtenir des conceptions structurelles plus cr\u00e9atives ou une meilleure optimisation \u00e9nerg\u00e9tique.<\/p>\n
Les auteurs \u00e9taient int\u00e9ress\u00e9s par l’exploration de fa\u00e7ades adaptatives et dynamiques en architecture, inspir\u00e9s par les tentatives pass\u00e9es d’int\u00e9grer des \u00e9l\u00e9ments biologiques pour cr\u00e9er des b\u00e2timents vivants : utiliser des panneaux d’algues pour g\u00e9n\u00e9rer de l’\u00e9nergie et fournir de l’ombre, par exemple. La plupart de ces efforts reposent sur des r\u00e9seaux de modules m\u00e9caniques rigides pour r\u00e9pondre aux stimuli externes, comme les Tours Al Bahr \u00e0 Abu Dhabi. Plus r\u00e9cemment, les architectes ont explor\u00e9 des r\u00e9seaux de modules souples pour les fa\u00e7ades, tels que des poutres et coques bim\u00e9talliques qui r\u00e9pondent aux changements de temp\u00e9rature pour contr\u00f4ler la ventilation et la temp\u00e9rature du b\u00e2timent.<\/p>\n
Construction d’un jardin d’essaim<\/p>\n
Merihan Alhafnawi, ing\u00e9nieure en m\u00e9canique \u00e0 Princeton, et ses co-auteurs se sont tourn\u00e9s vers la robotique en essaim pour concevoir leur projet de validation de concept, baptis\u00e9 Swarm Garden. Ils ont construit un r\u00e9seau de 40 unit\u00e9s robotiques modulaires et r\u00e9arrangeables qu’ils ont appel\u00e9es SGbots, connect\u00e9es via un r\u00e9seau Wi-Fi pour permettre un protocole de communication partag\u00e9 con\u00e7u pour faciliter la prise de d\u00e9cision collective.<\/p>\n
Chaque robot poss\u00e8de un capteur de lumi\u00e8re ambiante orient\u00e9 vers l’arri\u00e8re pour d\u00e9tecter les changements d’\u00e9clairage et un capteur de proximit\u00e9 orient\u00e9 vers l’avant pour lui permettre de trouver et de communiquer avec ses voisins les plus proches. Et chaque robot dispose d’un actionneur con\u00e7u pour r\u00e9tracter ou \u00e9tendre une fine feuille de plastique \u00e0 travers une mince fente ; les feuilles peuvent se plier ou s’ouvrir en une floraison en r\u00e9ponse aux stimuli environnementaux.<\/p>\n
Alhafnawi et ses coll\u00e8gues ont con\u00e7u deux \u00e9tudes de cas pour d\u00e9montrer le potentiel de leur Swarm Garden. Dans la premi\u00e8re, ils ont utilis\u00e9 un Swarm Garden pour un ombrage adaptatif, pla\u00e7ant 16 SGbots sur une fen\u00eatre de bureau et les laissant fonctionner en continu pendant trois jours. Les robots ont compl\u00e8tement \u00e9tendu leurs feuilles pour bloquer la lumi\u00e8re du soleil lorsque la lumi\u00e8re \u00e9tait particuli\u00e8rement forte, se pliant progressivement \u00e0 mesure que le soleil s’affaiblissait et que la pi\u00e8ce devenait plus sombre. Des simulations suppl\u00e9mentaires ont montr\u00e9 que le r\u00e9seau fonctionnait \u00e9galement bien lorsqu’il \u00e9tait plac\u00e9 horizontalement dans des espaces d’atrium.<\/p>\n
La deuxi\u00e8me \u00e9tude de cas a \u00e9t\u00e9 con\u00e7ue pour mettre en valeur le potentiel des robots en essaim pour la conception d’int\u00e9rieur cr\u00e9ative. Cela impliquait un r\u00e9seau de 36 SGbots lors d’une exposition publique en avril 2024 au Lewis Center for the Arts de Princeton. Dans une d\u00e9monstration, les utilisateurs pouvaient faire fleurir et r\u00e9tracter les robots en utilisant de simples gestes de la main. Dans une autre, les utilisateurs portaient des dispositifs portables afin qu’ils puissent induire des changements de couleur LED avec des mouvements gestuels du bras. L’un des co-auteurs a m\u00eame ex\u00e9cut\u00e9 une danse en direct \u00e9quip\u00e9 d’un dispositif portable \u00e0 mi-chemin de l’exposition de trois heures.<\/p>\n
La prochaine \u00e9tape consiste pour l’\u00e9quipe \u00e0 collaborer avec des architectes pour d\u00e9terminer la faisabilit\u00e9 du d\u00e9ploiement r\u00e9el des r\u00e9seaux Swarm Garden. Les auteurs veulent \u00e9galement explorer des mat\u00e9riaux plus durables et r\u00e9sistants car il y a un stress consid\u00e9rable sur les feuilles de plastique lors du processus de pliage \u00e0 la floraison. Et ils sugg\u00e8rent que l’emploi de coupes inspir\u00e9es du kirigami pourrait r\u00e9duire la puissance d’actionnement.<\/p>\n
Nous envisageons un avenir o\u00f9 l’environnement b\u00e2ti s’inspire de plus en plus des architectures vivantes, cr\u00e9ant des fa\u00e7ades qui s’adaptent constamment \u00e0 leur environnement et \u00e0 leurs occupants, ont conclu Alhafnawi et ses coll\u00e8gues. Le Swarm Garden offre un aper\u00e7u de cet avenir : un essaim architectural qui r\u00e9pond collectivement \u00e0 la lumi\u00e8re du soleil et \u00e0 l’interaction humaine. Il fa\u00e7onne davantage les espaces des occupants en \u00e9tant anim\u00e9 de mouvement, vibrant de couleurs et beau en apparence, inspirant la cr\u00e9ativit\u00e9 et l’expression.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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