Des chercheurs sud-coréens ont créé un robot caméléon qui se fond dans son environnement en temps réel
Une équipe de chercheurs sud-coréens a été tellement fascinée par les caméléons qu'elle a créé un robot aux yeux amusants, à la démarche dandinante et, surtout, doté d'une peau capable de changer de couleur selon les besoins.
« Il marche et change de couleur en même temps. C'est donc en quelque sorte un caméléon fonctionnel à part entière »
La peau électronique artificielle ajuste instantanément et automatiquement ses teintes pour correspondre aux couleurs de l'arrière-plan sur lequel rampe le robot. Cette invention, que les scientifiques ont décrite en détail dans un article pour Nature Communications, est l'un des premiers dispositifs à changer de couleur et de motifs en fonction de l'environnement. Elle pourrait aussi aider les scientifiques à créer une nouvelle génération de vêtements de camouflage actif à usage militaire, ou aider les designers à concevoir des vêtements qui changent de couleur selon le fond le plus proche.
Outre différentes couleurs, le robot peut afficher sur sa surface extérieure plusieurs motifs préprogrammés. La peau ne reflète pas tout à fait l'arrière-plan le plus proche, mais même les vrais caméléons changent de teinte non pas pour refléter leur environnement, mais pour s'y fondre. Pour reproduire cette capacité, les chercheurs ont doté la peau de plusieurs motifs au choix, chacun pouvant être activé ou désactivé indépendamment. La combinaison de ces points, bandes et volutes motifs reflète la complexité de la plupart des arrière-plans pour un robot qui tente de se fondre magiquement dans son environnement et de disparaître.
« Il n'est pas nécessaire de parfaitement assortir l'arrière-plan, car tant qu'il est suffisamment complexe, nous pouvons obtenir un camouflage suffisant »
Pour créer la « cape » multicolore du robot, les chercheurs ont réalisé une peau à partir d'une fine couche d'encre à cristaux liquides, capable de prendre n'importe quelle couleur selon la disposition de ses molécules. Lorsque ces particules se rassemblent en structures hélicoïdales plus grandes, elles peuvent réfléchir la lumière d'une couleur précise. La taille des structures détermine la couleur affichée. Une composition répétitive plus grande donne des teintes rougeâtres. Des arrangements plus denses apparaissent en bleu.
Les cristaux liquides modifient leur orientation et leur couleur en fonction de la température. Les chercheurs ont placé des éléments chauffants sous la peau du lézard artificiel. Sur la partie inférieure du ventre du robot sont installés jusqu'à dix capteurs de couleur qui surveillent les teintes sous les pieds de l'appareil. Les capteurs transmettent les informations de couleur à l'unité de commande du robot, qui active les éléments chauffants pour correspondre au mieux aux couleurs et aux marquages du sol. Un dispositif caché à l'intérieur du robot contrôle la température de chauffe afin que les couleurs restent stables.
Le robot obtenu peut adapter sa couleur à l'environnement en une demi-seconde en se déplaçant sur le sol. Les chercheurs ont montré que le robot peut se cacher efficacement sur un fond de feuilles et de fleurs — il copie même les rayures d'un tigre en activant simultanément plusieurs modes de chauffe.
Les cristaux liquides sensibles à la température ne sont pas une nouveauté, mais la simplicité avec laquelle les chercheurs les utilisent pour créer un effet caméléon est impressionnante. Selon Chengyi Xu, ingénieur en science des matériaux à Stanford, les recherches précédentes n'avaient généralement démontré des technologies de changement de couleur que dans de petits dispositifs commandés par l'humain.
Au lieu de cela, l'équipe de Hong et Ko a entièrement recouvert leur modèle de caméléon d'une cape qui change elle-même de couleur. Xu a déclaré que les chercheurs avaient fait un excellent travail en intégrant plusieurs technologies, comme la détection des couleurs et le contrôle de la température, pour obtenir le robot caméléon le plus réaliste : « Cela ressemble davantage à l'avenir des appareils autonomes qui changent de couleur ».
Selon Steven Morin, chimiste de l'Université du Nebraska-Lincoln, la régulation thermique du revêtement à cristaux liquides présente plusieurs limites. Premièrement, la peau se chauffe plus facilement qu'elle ne se refroidit, donc elle ne peut pas passer du bleu au rouge aussi vite que du rouge au bleu.
De plus, la plage de températures utilisée par le robot est assez étroite : de la température ambiante de 25 degrés Celsius à environ 36 degrés, comme le corps humain. La couleur de la peau peut dépendre de l'environnement, surtout par temps froid ou sous le soleil direct d'une journée chaude. Morin reconnaît qu'il est difficile de reproduire le changement de couleur chez les robots. La nature donne l'impression que c'est simple, mais le temps de réaction et le caractère aléatoire des motifs sur la peau du caméléon sont difficiles à reproduire.
Conscients de toutes ces faiblesses, l'équipe de chercheurs travaille déjà sur plusieurs solutions. Par exemple, l'ajout d'un système de refroidissement pourrait élargir la plage de températures et accélérer les réflexes du robot.
À l'avenir, les scientifiques entendent créer une autre créature robotique capable de changer de couleur dans le monde animal : la pieuvre. Ils emprunteront le design de la peau artificielle du caméléon pour obtenir le camouflage de cet habitant des mers. Cependant, ses mouvements sont beaucoup plus complexes que ceux du caméléon, et c'est là que se situe le défi d'ingénierie.
Comme Hong et Ko, Xu et Morin ont également travaillé par le passé sur des matériaux changeant de couleur. Ils ont utilisé différentes approches pour imiter ce que les animaux vivants réussissent encore le mieux. Xu pense que les chercheurs de ce domaine ont encore beaucoup à apprendre de la physiologie des créatures qui se camouflent activement. Mais ce chemin ne sera pas facile.
