Un bras robotique inspiré de la pieuvre utilise des capteurs tactiles dans des ventouses pour une préhension sous-marine autonome.
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Les océans recèlent certaines des solutions les plus sophistiquées que la nature n’ait jamais développées et constituent une source d'inspiration inépuisable pour la robotique du futur. L'unité de recherche en robotique souple bio-inspirée, coordonnée par Barbara Mazzolai, directrice adjointe de la robotique à l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), a mis au point un bras robotique souple inspiré de la pieuvre qui, grâce à la technologie intégrée à ses ventouses artificielles, est capable de détecter le contact, d'estimer l'intensité et la direction de la force appliquée et de saisir des objets de manière autonome, même dans des environnements complexes comme le milieu sous-marin.
L'étude, publiée dans Nature Machine Intelligence , représente une avancée significative dans le domaine de la robotique souple : le dispositif est en effet parmi les premiers exemples de manipulateur souple équipé de capteurs tactiles intégrés dans les ventouses, permettant une manipulation autonome par le toucher.
Au cœur du laboratoire de robotique souple bio-inspirée de l'IIT se trouvent deux éléments clés : la robotique souple et la bio-inspiration. Le terme « robotique souple » désigne les matériaux souples et les structures déformables – alternatives aux structures rigides utilisées en robotique traditionnelle – qui permettent une interaction plus naturelle avec l'environnement et avec les humains. La bio-inspiration, quant à elle, consiste à étudier les systèmes et mécanismes biologiques présents dans la nature afin de développer des technologies innovantes. Le laboratoire dirigé par Barbara Mazzolai est reconnu comme un pionnier dans ce domaine au niveau international.
Le dispositif développé par l'IIT s'inspire de la pieuvre, un animal connu pour son extraordinaire capacité à manipuler des objets grâce à des bras flexibles équipés de ventouses sensibles et d'un système nerveux distribué, dans lequel une grande quantité d'informations est traitée directement à l'intérieur des bras.
S'appuyant sur des recherches inspirées par les pieuvres
Cette étape importante s'inscrit dans un vaste programme de recherche consacré au développement de bras robotiques inspirés des pieuvres. Dans des études récentes, des chercheurs de l'IIT ont d'abord mis au point des outils informatiques permettant d'identifier la disposition optimale des câbles à l'intérieur d'un bras souple, afin de reproduire les mouvements naturels avec un nombre minimal d'actionneurs ( Wiley Advanced Intelligent Systems , 2026).
Ils ont ensuite développé des endosquelettes souples innovants, imprimés en 3D, qui permettent de réaliser physiquement ces trajectoires tridimensionnelles complexes au sein du corps du robot, tout en conservant une grande souplesse et une fabrication simple ( IEEE Robotics and Automation Letters , 2026).
Grâce à cette dernière étude, l'équipe de recherche a franchi une nouvelle étape, en traduisant la stratégie biologique unique de la pieuvre en une architecture robotique qui combine la détection tactile distribuée et le contrôle décentralisé.
Comment fonctionne le bras robotisé
Le prototype de bras robotisé est équipé de ventouses artificielles en silicone intégrant des capteurs optiques miniaturisés, conçus à l'aide de modèles mathématiques. Lorsqu'une ventouse entre en contact avec un objet, la déformation de sa structure modifie la réflexion de la lumière émise par des LED internes. Le système peut ainsi estimer l'intensité et la direction de la force appliquée. Les informations recueillies par les capteurs sont traitées par un système de contrôle qui coordonne à la fois les ventouses individuelles – capables de réagir rapidement en activant l'adhérence – et les mouvements globaux du bras, tels que la flexion, la torsion et l'enroulement, permettant au robot de saisir des objets efficacement et de manière adaptative. Le système peut détecter des stimuli même très faibles et fonctionner aussi bien dans l'air que sous l'eau.
Conception modulaire et utilisations futures
« En intégrant des capteurs et un système de traitement du signal directement dans les ventouses, le bras réagit au contact en temps réel et avec précision, sans nécessiter de commande centralisée. Il en résulte un système évolutif et robuste, conçu pour fonctionner dans des environnements complexes, y compris sous l’eau », explique Emanuela Del Dottore, première auteure de l’étude.
Le système est hautement modulaire : le nombre et la disposition des ventouses le long du bras peuvent être facilement modifiés en fonction des besoins spécifiques. Cette flexibilité permet d’adapter le robot à différentes applications, en optimisant à la fois les points de préhension et sa capacité à percevoir l’environnement.
« Nous nous sommes inspirés de la pieuvre pour développer un système robotique dans lequel la perception et l'action sont intégrées et réparties dans tout le corps. Cette approche permet au robot d'interpréter le contact et d'adapter sa prise de manière autonome, simple et naturelle », explique Barbara Mazzolai, chercheuse principale du laboratoire de robotique souple bio-inspirée et directrice adjointe de la robotique à l'IIT.
Les applications potentielles vont de la manipulation d'objets fragiles et de systèmes biologiques en milieu sous-marin à l'inspection et à la maintenance dans des environnements industriels et naturels hostiles. L'équipe s'attachera à élargir la gamme d'objets que le bras peut saisir et à augmenter sa capacité de charge, rendant ainsi le système encore plus adaptable à différentes applications et ouvrant la voie à des robots capables d'opérer dans des environnements complexes et difficiles d'accès.
https://opentalk.iit.it/en/from-the-ocean-the-robotic-arm-inspired-by-the-octopus/