Des ingénieurs de Berkeley développent un robot personnalisable imprimé en 3D pour les débutants en technologie
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Étudiant de premier cycle, Yufeng Chi était fasciné par les robots humanoïdes et à pattes. Avide d'en apprendre davantage, il regardait des vidéos YouTube et se consacrait à des projets de cours, mais acquérir une expérience pratique et bricoler seul n'était pas chose aisée.
« J'avais envie de construire ma propre version d'un robot humanoïde, mais à l'époque, les actionneurs, les moteurs et les kits robotiques n'étaient pas largement disponibles, et les développeurs gardaient le code source confidentiel », explique-t-il. « J'ai donc commencé à chercher des moyens de fabriquer un robot DIY (Do It Yourself ou à Bricoler soi-même). »
Actuellement doctorant au Département de génie électrique et d'informatique, Yufeng Chi fait partie d'une équipe d'ingénieurs de Berkeley qui a développé le Berkeley Humanoid Lite, un robot open source et économique composé de pièces imprimées en 3D. Ils ont récemment présenté un article sur leurs travaux lors de la conférence Robotics Science and Systems 2025 .
La robotique humanoïde a évolué rapidement au fil des ans, avec des dispositifs désormais conçus pour des applications dans l'automatisation industrielle, la santé, la recherche et l'assistance à la personne. Malgré un intérêt croissant pour ce domaine, Yufeng Chi a déclaré que la plupart des équipements disponibles dans le commerce restent relativement coûteux.
Au fil du temps, le coût est devenu le problème le plus facile à résoudre. Le plus grand défi, a-t-il expliqué, a été de répondre aux problématiques de personnalisation et de ressources.
Les entreprises commerciales peuvent proposer des robots entièrement construits, mais la nature propriétaire de leur conception matérielle et logicielle rend souvent difficile le remplacement de pièces ou la modification de composants. Cela limite les possibilités pour les roboticiens novices d'expérimenter la personnalisation et d'explorer davantage les limites des technologies humanoïdes.
Parallèlement, tout le monde n'a pas accès aux équipements de pointe. « Certains projets de recherche partent du principe que l'on dispose de maYufeng Chi nes CNC [commande numérique par ordinateur] sophistiquées pour la fabrication avancée et que l'on utilise des circuits imprimés personnalisés pour l'électronique », explique Yufeng Chi. « Dans un laboratoire entièrement équipé, créer un robot de toutes pièces est peut-être réalisable, mais pour beaucoup, y compris les amateurs et les bricoleurs, c'est tout simplement hors de portée. »
En développant Berkeley Humanoid Lite, les chercheurs ont souhaité fournir un point de départ à toute personne intéressée par la technologie humanoïde.
« Notre objectif est d'aider les acteurs de la recherche et de l'enseignement à se familiariser avec le fonctionnement d'un système humanoïde, notamment l'assemblage et le développement d'une plateforme robotique, en leur fournissant un modèle pour démarrer », a-t-il expliqué. « Il s'agit d'étudier un système exemple et de le construire de A à Z, un bloc après l'autre. Une fois l'expérience et la confiance acquises, vous pourrez le développer et l'amener à un niveau supérieur. »
Berkeley Humanoid Lite : un robot humanoïde imprimé en 3D open source, accessible et personnalisable.
Le cœur de la conception du Berkeley Humanoid Lite repose sur une boîte de vitesses modulaire imprimée en 3D pour les actionneurs et le corps du robot. Tous les autres composants peuvent être achetés sur des plateformes de commerce électronique courantes ou fabriqués avec des imprimantes 3D de bureau standard. Le coût total du matériel reste ainsi inférieur à 5 000 $ (sur la base des prix du marché américain), soit une fraction du coût d'achat d'un robot commercial de taille similaire. De plus, l'imprimante 3D permet de remplacer facilement les pièces cassées ou usées.
Une fois terminé, le Berkeley Humanoid Lite mesure environ 1 mètre et pèse environ 16 kg.
Yufeng Chi estime qu'il faudrait environ une semaine à un roboticien débutant pour construire son propre Berkeley Humanoid Lite, même si ce délai peut varier en fonction des compétences et de l'expérience de chacun. « La bonne nouvelle, c'est que sur notre Discord et d'autres groupes de discussion communautaires, nous voyons des utilisateurs le construire », a-t-il déclaré. « Ils ont publié des photos de robots assemblés, ce qui est plutôt encourageant. »
Depuis que Yufeng Chi a commencé à travailler sur le Berkeley Humanoid Lite il y a quatre ans, de nouvelles start-up ont commencé à commercialiser des actionneurs métalliques plus abordables. Yufeng Chi estime toutefois que la modularité du Berkeley Humanoid Lite lui confère un avantage considérable par rapport aux produits commerciaux.
« En utilisant notre approche, vous pouvez commencer par construire un actionneur, le faire tourner, puis essayer d’en mettre plusieurs dans un bras ou une jambe simple », a-t-il déclaré.
Reconnaissant que les pièces imprimées en 3D manquent intrinsèquement de la résistance de matériaux tels que l'aluminium, les chercheurs ont adopté une conception d'engrenage cycloïdal pour la boîte de vitesses à l'intérieur de l'actionneur.
« Le principal avantage réside dans la grande taille des dents de l'engrenage », explique Yufeng Chi. « Cela répartit la charge sur une surface plus large que les systèmes d'engrenages traditionnels, réduisant ainsi les contraintes et l'usure. »
De plus, ils ont testé plusieurs aspects des actionneurs imprimés en 3D afin de valider leur durabilité. « Nos résultats ont montré que l'actionneur imprimé en 3D est au moins comparable à d'autres actionneurs », a déclaré Yufeng Chi, « ou se situe dans la marge de tolérance permettant d'accomplir ces tâches et compétences de haut niveau. »
Il a ajouté : « Nous avons conçu cela de telle sorte que si un actionneur tombe en panne, vous pouvez simplement imprimer une autre boîte de vitesses et la remplacer, [mais] nous n'avons pas encore cassé un seul actionneur sur aucun de nos robots de test, même après les avoir soumis à toutes ces expériences. »
Les chercheurs ont également testé la capacité du Berkeley Humanoid Lite à accomplir des tâches simples, telles que saisir des objets et marcher vers l'avant.
Pour permettre la manipulation manuelle, les chercheurs ont assemblé un système de téléopération pour le robot. À l'aide de joysticks, ils ont démontré la capacité du Berkeley Humanoid Lite à saisir et à manipuler des objets, dont un Rubik's Cube. Les chercheurs ont également utilisé l'apprentissage par renforcement pour développer un contrôleur de locomotion permettant au robot bipède de marcher.
Yufeng Chi a noté que même si les capacités de locomotion du robot sont un peu bancales et pas très élégantes, il espère que la communauté Berkeley Humanoid Lite travaillera ensemble pour améliorer le code du logiciel au fil du temps et résoudre les bugs.
La conception matérielle, le code embarqué et les cadres de formation et de déploiement du Berkeley Humanoid Lite sont entièrement open source. Les chercheurs souhaitaient que les utilisateurs puissent visualiser le fonctionnement et personnaliser facilement le robot.
« Je crois à l'esprit des communautés open source, à l'idée d'un écosystème où chacun partage idées et connaissances », a déclaré Yufeng Chi. « Nous espérons que Berkeley Humanoid Lite nous aidera à démocratiser le développement de la robotique humanoïde. »
Outre Yufeng Chi , les co-auteurs de l'étude comprennent Koushil Sreenath, professeur associé de génie mécanique et chercheur principal de l'étude ; les étudiants au doctorat en génie mécanique Qiayuan Liao, Junfeng Long, Xiaoyu Huang et Zhongyu Li ; et Sophia Shao, professeur associé, et Borivoje Nikolic, professeur, tous deux du département de génie électrique et d'informatique.