Un robot éléphant plus vrai que nature imprimé en 3D

Les systèmes musculosquelettiques naturels se caractérisent par la combinaison de tissus mous et de structures rigides. Cette association permet d’obtenir des comportements mécaniques à la fois précis et adaptatifs. Pour parvenir à ce genre de performances dans le domaine de la robotique, des chercheurs de l’EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne), en Suisse, ont travaillé sur une méthode d’impression 3D en treillis. Selon eux, à partir d’un seul matériau, cette technique de fabrication mènerait à la production de structures en trois dimensions avec des propriétés mécaniques variant spatialement. Histoire de prouver leurs dires, ils l’ont employé pour mettre au point un éléphant robotique (EleBot) dont un système de tendons (des sangles en plastique) imite le système musculosquelettique biologique, telle la trompe de l’animal. La conception d’EleBot est décrite en détail dans le journal Science Advances du 16 juillet 2025.

Un éléphant, ça trompe (robotique) énormément !

Durant cette étude, l’équipe de recherche de Lausanne s’est appuyée sur une mousse en treillis de résine F80 – une résine élastique couleur gomme. Le treillis lui-même se compose d’unités individuelles (des cellules) programmées pour prendre diverses formes et positions. Elles peuvent ainsi être configurées d’un million de façons différentes ! Résultat : tout comme sa version biologique, la trompe robotique – longue de 322,5 mm – peut aussi bien se plier et se tordre que se tourner de manière hélicoïdale. La torsion est ainsi permise grâce à un tendon central situé à la base du membre (au rayon de 48 mm), la flexion selon deux axes par quatre tendons alimentés par deux moteurs, et le mouvement hélicoïdal via un dernier tendon placé à l’extrémité de la trompe (au rayon de 24 mm). EleBot est capable de se saisir d’objets allant de 0,1 à 100 mm de largeur, et de soulever jusqu’à 500 g (soit plus de trois fois la masse de la trompe, pesant environ 150 g). Les scientifiques l’ont testé en lui faisant attraper une fleur dans un vase, mais aussi des films fins, des barres étroites, des sphères et des cylindres.

Et l’équipe ne s’est pas arrêtée là. En effet, il fallait bien qu’EleBot soit en mesure de se déplacer. Il a donc été doté de quatre jambes en piliers, pouvant supporter 4 kg supplémentaires (soit plus de 100 % de sa propre masse de 3,89 kg). Trois jambes lui suffisent pour s’équilibrer et lever la dernière, lui permettant de se mouvoir… ou de taper dans un ballon ! Chaque jambe est munie de deux joints actifs (hanche et genou) et d’un joint passif (cheville). Celui de la hanche est constitué de quatre tendons alimentés par deux moteurs, pour atteindre deux degrés de liberté (flexion/extension et abduction/adduction). Le joint du genou compte deux tendons et un moteur, pour des mouvements de flexion/extension. Enfin, celui de la cheville ajuste l’orientation du pied selon ses interactions avec l’environnement. Finalement, les jambes d’EleBot – longues d’environ 150 mm – lui permettent de marcher à une vitesse de près de 7,5 mm/s.