Des essaims de mini-robots qui « fleurissent » pourraient mener à une architecture adaptative

La nature est, bien sûr, une ingénieure hors pair : elle a tout vu, tout compris. Alors que nous peinons à concevoir des bâtiments qui ne surchauffent pas et ne donnent pas l’impression d’être des cages de béton, la nature perfectionne depuis des siècles des structures d’habitation confortables. Aujourd’hui, les scientifiques s’inspirent à nouveau du monde naturel ; cette fois-ci, pour construire un essaim de mini-robots interconnectés qui pourraient donner naissance à des bâtiments aux façades dynamiques, réagissant à la lumière du soleil et aux occupants.

Des scientifiques des universités de Princeton et de Northwestern ont été motivés par la frustration de constater que les bâtiments sont essentiellement des boîtes statiques qui ne bougent pas. Or, dans la nature, certaines structures sont en perpétuelle évolution, comme les fourmis qui s'entrelacent pour former un pont dont la forme se modifie en fonction du terrain.

L'idée de l'équipe était d'utiliser l'intelligence collective (le comportement collectif de systèmes auto-organisés tels que les bancs de poissons se déplaçant comme un seul être) pour créer une enveloppe « vivante » pour les bâtiments.

L'article est publié dans la revue Science Robotics .

Expérimentation d'une approche individualisée d'ombrage adaptatif par temps ensoleillé. Vidéo accélérée de l'expérience de 7 heures (compressée en 30 secondes). Crédit : Merihan Alhafnawi

« Jardin en essaim »

Les chercheurs ont conçu un système d'unités individuelles appelées SGbots, de minuscules robots modulaires dotés de capteurs et d'une liaison radio sans fil leur permettant de communiquer entre eux. Au lieu d'engrenages et de charnières, chaque robot possède un actionneur souple qui tire une feuille de plastique flexible à travers un anneau, la faisant « s'épanouir » comme une fleur en réaction aux stimuli environnementaux.

Comme les chercheurs le décrivent dans l'étude, ils ont construit un ensemble de 40 SGbots, qu'ils ont baptisé « Le jardin de l'essaim ».

Mode d'interaction sélective utilisé lors d'interactions avec le public. Démonstration du mode d'interaction employé lors d'une exposition publique, permettant aux visiteurs de faire éclore les robots par des gestes de la main. Crédit : Merihan Alhafnawi

Tests en conditions réelles

Pour tester leur innovation dans un bâtiment réel, l'équipe a fixé 16 de ces robots à la fenêtre ensoleillée d'un bureau pendant plusieurs jours. Lorsque le soleil était au zénith, ils déployaient leurs bâches (« s'épanouissaient ») pour bloquer la lumière du soleil, et à mesure que le soleil faiblissait, les robots repliaient progressivement leurs bâches pour laisser entrer davantage de lumière.

Les scientifiques ont également simulé des pannes de capteurs et des interruptions de communication, et le système est resté suffisamment robuste pour s'adapter. Grâce à la communication entre les robots, un robot dont un capteur est défectueux peut toujours suivre les indications de ses voisins.

« Le Swarm Garden illustre comment les essaims architecturaux peuvent transformer l'environnement bâti, permettant une architecture "vivante" pour des applications fonctionnelles et créatives », a écrit l'équipe de recherche dans son article.

Interactions avec les dispositifs portables. Réponses du Swarm Garden à certaines interactions impliquant des mouvements de bras provoqués par les utilisateurs équipés du dispositif portable. Crédit : Merihan Alhafnawi

Partenaire de danse

Lors d'un second test, l'équipe a installé un ensemble de 36 robots dans une galerie publique afin d'observer leur réaction aux mouvements humains. Une danseuse portait un dispositif permettant à l'essaim de robots d'imiter ses mouvements.

« Le système a créé un "partenariat défini par la négociation", donnant vie à l'essaim et inspirant de nouvelles formes d'expression créative », ont déclaré les chercheurs.

Les scientifiques ont démontré avec succès comment leurs robots pouvaient être utilisés pour la gestion adaptative de l'ombrage et l'aménagement intérieur. Ils souhaitent désormais collaborer avec des architectes afin d'évaluer la faisabilité d'une utilisation à plus grande échelle de ces dispositifs dans le monde réel.

https://techxplore.com/news/2026-01-swarms-mini-robots-bloom-architecture.html