{"id":20736,"date":"2023-09-29T19:00:00","date_gmt":"2023-09-29T19:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/benin\/?p=20736"},"modified":"2023-09-28T00:54:21","modified_gmt":"2023-09-28T00:54:21","slug":"les-robots-mous-explorent-le-corps-humain","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/benin\/toutes-les-actualites\/les-robots-mous-explorent-le-corps-humain","title":{"rendered":"Les robots mous explorent le corps humain"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Benin. <\/strong><\/span>C’est un robot qui progresse sans membres, ni roues ni me\u0302me de moteur. Il avance parce que le mate\u0301riau dont il est fait re\u0301agit a\u0300 la tempe\u0301rature : sur des cycles allant de 25 a\u0300 60 \u00b0C, cette structure ge\u0301latineuse compose\u0301e d’un polyme\u0300re thermosensible (Nipam), d’acrylamide, de nano-argile et d’eau, gonfle et re\u0301tre\u0301cit, provoquant sa mise en mouvement. De\u0301voile\u0301 fin 2022 dans la revue Science Robotics, ce curieux projet d’une e\u0301quipe de l’Universite\u0301 Johns-Hopkins (E\u0301tats-Unis) rele\u0300ve de la robotique dite molle. A\u0300 savoir des entite\u0301s artificielles de\u0301pourvues de mate\u0301riaux rigides, dont les mouvements sont souvent inspire\u0301s de la nature (plantes, vers, insectes, fluides). Le domaine est en plein essor depuis les anne\u0301es 2010, gra\u0302ce au de\u0301veloppement combine\u0301 de nouveaux mate\u0301riaux (mousses, polyme\u0300res, hydrogels, e\u0301lastome\u0300res a\u0300 cristaux liquides…) et de l’impression 3D, laquelle facilite, techniquement et financie\u0300rement, la fabrication de prototypes.<\/p>\n

Comme beaucoup de projets de ce genre, le \u00ab\u00a0gelbot\u00a0\u00bb de Johns-Hopkins n’est pour l’heure qu’une preuve de concept. Concernant le de\u0301placement selon les variations de tempe\u0301ratures, mais pas seulement : \u00ab\u00a0Nous pouvons donner de l’intelligence a\u0300 ce robot en cassant sa syme\u0301trie pour qu’il tourne d’un co\u0302te\u0301 ou de l’autre, explique David Gracias, du de\u0301partement de chimie et d’inge\u0301nierie biomole\u0301culaire de l’Universite\u0301 Johns-Hopkins. Si nous souhaitons qu’il rampe sur la droite, nous pouvons manipuler en ce sens l’objet lors de sa fabrication et empe\u0302cher qu’il aille a\u0300 gauche. Et vice versa. \u00a0\u00bb Cette approche n’est qu’un de\u0301but. L’e\u0301quipe envisage de l’adapter afin de faire re\u0301agir le gelbot a\u0300 des biomole\u0301cules ou a\u0300 des marqueurs de maladies dont la concentration e\u0301volue dans le temps. \u00ab\u00a0Cela permettrait au robot de bouger de manie\u0300re autonome dans le cadre d’applications biome\u0301dicales. \u00a0\u00bb Car la sante\u0301 et la me\u0301decine comptent parmi les usages privile\u0301gie\u0301s de la robotique molle.<\/p>\n

Des syste\u0300mes se de\u0301ployant comme une plante grimpante<\/b><\/p>\n

La premie\u0300re raison est e\u0301vidente : ces appareils peuvent entrer en contact avec le corps humain (en particulier a\u0300 l’inte\u0301rieur) sans occasionner de dommages sur l’anatomie. Huit mois avant le \u00ab\u00a0gelbot \u00ab\u00a0, une e\u0301quipe de l’Universite\u0301 de Hong Kong pre\u0301sentait une e\u0301trange structure visqueuse constitue\u0301e de polyme\u0300re, de borax (un minerai de bore) et de particules de ne\u0301odyme, un me\u0301tal. Contro\u0302le\u0301 par un aimant, ce robot mou se contracte, s’e\u0301tire et se glisse dans les espaces les plus e\u0301troits, agrippe des objets. Une structure ide\u0301ale pour \u00ab\u00a0la chirurgie mini-invasive, la micromanipulation et l’administration cible\u0301e de me\u0301dicaments \u00ab\u00a0, selon l’article de recherche publie\u0301 dans Advanced Functional Materials.<\/p>\n

L’endoscopie, en particulier, suscite divers projets consistant a\u0300 rendre les ca\u0302bles plus flexibles et contro\u0302lables, gra\u0302ce a\u0300 des tubes de\u0301formables, des syste\u0300mes gonflables ou encore des \u00ab\u00a0vine robots\u00a0\u00bb (robots vigne) qui se de\u0301ploient comme une plante grimpante. L’inte\u0301re\u0302t de ce dernier concept re\u0301side dans ce qu’il ne touche pas les organes dans lesquels il progresse. \u00ab\u00a0Dans le cadre d’une coloscopie, cela e\u0301vite de faire migrer des cellules cance\u0301reuses en les arrachant au passage du robot et de les propager quand on le retire \u00ab\u00a0, rele\u0300ve Christian Duriez, directeur de recherche a\u0300 l’e\u0301quipe Defrost (Universite\u0301 de Lille, Inria, CNRS, Centrale Lille) sur les robots de\u0301formables, terme que le chercheur pre\u0301fe\u0300re a\u0300 celui de \u00ab\u00a0mous\u00a0\u00bb. Mieux : un autre type de conception, celle des tubes concentriques, limite les contacts avec un organe. Il s’agit de tubes tre\u0300s fins inse\u0301re\u0301s les uns dans les autres, chacun avec des courbures diffe\u0301rentes. Si l’on enfile un tube d’une certaine courbure dans un autre dote\u0301 d’une courbure oppose\u0301e, l’ensemble devient droit. Si on aligne les deux courbures, le robot redevient courbe. Autrement dit, il est possible de diriger la structure.<\/p>\n

\u00ab\u00a0On use de courbures et de rigidite\u0301s diffe\u0301rentes selon l’endroit a\u0300 explorer, avec par exemple, a\u0300 l’extre\u0301mite\u0301 du tube, une came\u0301ra, explique Christian Duriez. Cela peut servir dans des zones de l’anatomie que l’on ne souhaite pas toucher, comme les fosses nasales. \u00a0\u00bb On le voit, toutes ces applications exigent un certain niveau de miniaturisation. C’est le deuxie\u0300me grand inte\u0301re\u0302t de la robotique molle (lire l’encadre\u0301 ci-dessous). La preuve avec un prototype de bronchoscope en e\u0301lastome\u0300re de\u0301voile\u0301 en avril 2022 par le Storm Lab de l’Universite\u0301 de Leeds (Royaume-Uni). D’un diame\u0300tre de 2 mm, deux fois moindre que celui des appareils conventionnels, il peut explorer des ramifications des bronches jusque-la\u0300 inaccessibles. Des particules me\u0301talliques inte\u0301gre\u0301es dans le mate\u0301riau servent a\u0300 guider l’appareil depuis l’exte\u0301rieur du corps par un champ magne\u0301tique.<\/p>\n

Miniaturiser gra\u0302ce a\u0300 la \u00ab\u00a0morphologie computationnelle\u00a0\u00bb<\/b><\/p>\n

En robotique molle, le corps du robot s’adapte de lui-me\u0302me a\u0300 l’environnement, et non parce qu’il est commande\u0301 par une unite\u0301 de calcul centrale. C’est ce que l’on appelle la morphologie computationnelle. Comme quand une boule flexible en silicone devient pre\u0301hensible au contact d’un objet rigide. \u00ab\u00a0La morphologie computationnelle est particulie\u0300rement inte\u0301ressante pour les robots de taille re\u0301duite, estime Helmut Hauser, spe\u0301cialiste de la question a\u0300 l’Universite\u0301 de Bristol (Royaume-Uni). Assembler des minirobots n’a rien d’e\u0301vident, il est donc tre\u0300s pratique d’avoir des e\u0301le\u0301ments qui peuvent tout a\u0300 la fois s’activer, capter et calculer. \u00a0\u00bb<\/p>\n

Des chercheurs de l’Universite\u0301 de Linz (Autriche) ont, eux, conc\u0327u un robot en films d’e\u0301lastome\u0300re de 9 mm sur 9 mm. Ils ont re\u0301ussi a\u0300 le faire bondir par une force e\u0301lectromagne\u0301tique : un courant e\u0301lectrique est envoye\u0301 au travers d’un fil de cuivre dans des canaux de me\u0301tal liquide inse\u0301re\u0301s dans l’e\u0301lastome\u0300re. Le robot avale alors en une seconde une distance de 70 fois sa propre taille. La\u0300 encore sont envisage\u0301s des usages me\u0301dicaux. En the\u0301orie du moins. \u00ab\u00a0Ce n’est encore qu’un concept, le design actuel ne fonctionnerait pas en l’e\u0301tat dans un corps humain, qui demande des modifications selon l’environnement, par l’exemple l’estomac \u00ab\u00a0, pre\u0301cise Guoyong Mao, membre de l’e\u0301quipe. D’autres designs sont en cours d’e\u0301tude, justement en regard d’applications pre\u0301cises. Mais le but premier du projet est de montrer ce qu’il est possible de faire a\u0300 une e\u0301chelle si re\u0301duite. \u00ab\u00a0Notre robot est pluto\u0302t simple, mais si vous de\u0301cidez de fabriquer quelque chose de taille millime\u0301trique avec des moteurs e\u0301lectriques et un syste\u0300me de transmission, cela risque d’e\u0302tre bien plus difficile. \u00a0\u00bb<\/p>\n

S’adapter aux imperfections et aux marges d’erreur<\/b><\/p>\n

Les perspectives me\u0301dicales de ces recherches s’expliquent par une troisie\u0300me raison, a priori paradoxale : la robotique de\u0301formable s’ave\u0300re moins pre\u0301cise que des machines conventionnelles. \u00ab\u00a0Les robots rigides ont e\u0301te\u0301 conc\u0327us dans les anne\u0301es 1970 dans l’industrie pour des ta\u0302ches tre\u0300s bien de\u0301finies dans l’espace absolu, note Christian Duriez. Mais si vous voulez un robot qui suive le mouvement du foie d’un patient, le re\u0301fe\u0301rentiel n’arre\u0302te pas de bouger et un appareil rigide n’est pas pratique. \u00a0\u00bb Une structure souple est bien plus adapte\u0301e. Dans cette logique, un article de juillet 2022 de l’e\u0301quipe Defrost, en collaboration avec l’Universite\u0301 de Naples (Italie), a de\u0301montre\u0301, en simulation, la faisabilite\u0301 d’un robot d’un nouveau genre destine\u0301 a\u0300 la biopsie transrectale de la prostate. L’appareil combine des parties rigides et souples lui permettant de coller aux micro-mouvements involontaires du patient – qui n’est pas anesthe\u0301sie\u0301 – sans causer de le\u0301sions.<\/p>\n

Cette faculte\u0301 a\u0300 jouer sur le positionnement relatif brouille parfois les frontie\u0300res entre robot, muscle artificiel et prothe\u0300se, comme en attestent plusieurs projets de l’institut Wyss de l’Universite\u0301 Harvard aux E\u0301tats-Unis (lire l’encadre\u0301 ci-dessous). La vocation de la robotique molle apparai\u0302t la\u0300 pleinement : savoir s’adapter a\u0300 tout ce que le vivant comporte d’imperfections et de marges d’erreur. Le corps humain est certes une belle machinerie, il ne sera jamais, lui, un robot.<\/p>\n

Un exosquelette souple avec des muscles artificiels<\/b><\/p>\n

En 2019, la socie\u0301te\u0301 ReWalk Robotics, fabricant d’exosquelettes pour les membres infe\u0301rieurs du corps humain, a obtenu le marquage CE pour le ReStore Exo-Suit, un appareil d’un nouveau genre destine\u0301 a\u0300 la re\u0301e\u0301ducation des patients apre\u0300s un accident vasculaire ce\u0301re\u0301bral (AVC). Il de\u0301coule d’une collaboration avec l’institut Wyss, un laboratoire spe\u0301cialise\u0301 en robotique bio-inspire\u0301e de l’Universite\u0301 Harvard (E\u0301tats-Unis) dont les travaux visent des usages me\u0301dicaux.<\/p>\n

Loin de l’armature lourde et rigide typique des exosquelettes, l’Exo-Suit est fait de mate\u0301riaux souples qui e\u0301pousent la forme des muscles et des tendons et en imite l’action, de la hanche a\u0300 la vou\u0302te plantaire. Les chercheurs ont e\u0301tudie\u0301 au pre\u0301alable la biome\u0301canique de la marche pour qu’un ensemble de capteurs souples, d’actionneurs et de ca\u0302bles animent la structure, stimulant les articulations et les muscles du porteur. Les travaux en robotique molle de l’institut comptent e\u0301galement un gant en e\u0301lastome\u0300re qui restitue la fonction de pre\u0301hension de la main, une enveloppe en silicone faite pour stimuler le c\u0153ur ou encore un alliage a\u0300 me\u0301moire de forme servant a\u0300 compenser des atrophies musculaires.<\/p>\n

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