Des chercheurs du MIT ont mis au point un laboratoire robotisé capable d’assembler, d’aligner et de tester des expériences optiques complexes en toute autonomie. En seulement trente minutes et cinquante manœuvres, le système a construit avec succès une cavité laser fonctionnelle sur une table de travail, ouvrant la voie à une accélération majeure de la recherche.
Monter une seule expérience d’optique exige habituellement des mois d’ajustements manuels minutieux. Positionner des miroirs et des lentilles avec une précision extrême pour guider la lumière demande un savoir-faire délicat et chronophage. Pour s’affranchir de ces contraintes, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont conçu un laboratoire robotisé capable de gérer l’intégralité du processus de manière autonome, depuis l’assemblage initial jusqu’aux réglages fins et au démontage.
Construction et alignement d’une cavité laser en trente minutes
Le système s’articule autour d’un bras robotisé à sept articulations installé à côté d’une table métallique. Pour démontrer l’efficacité du dispositif, l’équipe a mis au défi la machine de construire une cavité laser sur table, un composant fondamental dans la majorité des recherches en optique. Le robot a achevé cinquante manœuvres distinctes en environ trente minutes pour produire un laser fonctionnel à partir de composants placés de manière aléatoire au départ.
Sachin Vaidya, chercheur postdoctoral au laboratoire de recherche en électronique du MIT, a indiqué selon MIT News que le processus commence avec des composants placés de manière aléatoire et aboutit à un laser entièrement fonctionnel construit par le robot.
Sachin Vaidya, chercheur postdoctoral au laboratoire de recherche en électronique du MIT, selon MIT News
L’infrastructure repose sur des solutions matérielles ingénieuses. Chaque composant optique est logé dans un boîtier imprimé en 3D muni d’un code QR qui indique sa nature, ses dimensions et ses capacités. Des bases magnétiques assurent la stabilité des pièces une fois posées sur la surface métallique. Vu de haut, un système de deux caméras offre une vue globale de l’espace de travail, tandis qu’un logiciel gère la reconnaissance des objets, la planification des trajectoires et l’évitement des collisions.
Une précision micrométrique et une correction automatique des perturbations
Une fois les éléments disposés, un outil de réglage fin doté d’une connexion Wi-Fi se fixe sur les montures optiques pour actionner les boutons à distance. Cet outil permet d’ajuster l’angle des composants avec une précision micrométrique qui égale ou dépasse celle des humains. Alors que les opérateurs humains procèdent traditionnellement au jugé et à l’intuition, le dispositif robotisé applique une constance rigoureuse.
La machine sait également faire face aux imprévus de l’environnement de laboratoire. Lorsque les chercheurs ont déplacé volontairement un composant pour perturber l’installation, le système a réagi de lui-même en réalignant les éléments pour rétablir l’intensité initiale du faisceau.
Sachin Vaidya, chercheur postdoctoral au MIT, a souligné que même de minuscules vibrations ou des changements de température peuvent dégrader une expérience d’optique, et qu’un laboratoire autonome pourrait surveiller en permanence ses propres performances et réparer l’alignement avant la perte de données précieuses.
Sachin Vaidya, chercheur postdoctoral au MIT
Perspectives industrielles et applications pour la recherche future
Au-delà de la prouesse technique, les chercheurs voient dans cette automatisation complète un moyen de transformer en profondeur le quotidien des laboratoires. La possibilité de confier les tâches répétitives à une machine permettrait d’accroître la productivité de la recherche sans l’usure de la fatigue humaine.
Marin Soljacic, professeur de physique au MIT, a expliqué qu’un robot ne va pas s’ennuyer et qu’il peut travailler 365 jours par an, 24 heures sur 24, sur des tâches très ennuyeuses, ce qui libérera beaucoup de temps et de créativité pour les scientifiques afin de faire progresser les théories et d’observer ce qu’il est possible de réaliser, permettant ainsi à la science de progresser beaucoup plus rapidement.
Marin Soljacic, professeur de physique au MIT
L’équipe applique déjà sa technologie à l’étude de matériaux de captage du carbone, en mesurant l’absorption du dioxyde de carbone sous un éclairage contrôlé. À plus long terme, le projet vise à développer un accès basé sur le cloud pour permettre à des équipes distantes de soumettre des protocoles expérimentaux. Cette approche pourrait aussi accélérer le prototypage industriel pour les appareils photo, les écrans, les cellules solaires et les lunettes de réalité augmentée ou virtuelle.