Un robot qui marche, transpire et respire comme un humain pour étudier les effets des vagues de chaleur

Un robot qui marche, tran­spire et respire comme un humain pour­rait aider les sci­en­tifiques à com­pren­dre la résis­tance de notre corps aux vagues de chaleur extrêmes.

Des sci­en­tifiques de l’Uni­ver­sité d’État de l’Arizona (ASU) ont mod­i­fié un robot util­isé par les entre­pris­es de vête­ments de sport pour imiter les fonc­tions ther­miques du corps humain.

Le robot, nom­mé ANDI, a été équipé de pores syn­thé­tiques pour tran­spir­er arti­fi­cielle­ment, de cap­teurs de tem­péra­ture et de flux de chaleur sur les 35 zones de sur­face qui recou­vrent son corps. Il dis­pose égale­ment d’un canal de refroidisse­ment interne qui lui per­met d’être util­isé en extérieur, dans les con­di­tions extrêmes du désert de l’Arizona.

“Nous ne pou­vons pas met­tre des humains dans des sit­u­a­tions de chaleur extrême dan­gereuses et tester ce qui se passerait”, a déclaré la sci­en­tifique atmo­sphérique Jen­ni Vanos, pro­fesseure asso­ciée à l’École du développe­ment durable de l’ASU.

“Mais il y a des sit­u­a­tions que nous con­nais­sons dans la val­lée où des gens meurent de la chaleur, et nous ne com­prenons pas encore entière­ment ce qui s’est passé.

“ANDI peut nous aider à le découvrir.”

Aux États-Unis, des mil­liers de per­son­nes meurent chaque année de coups de chaleur et d’autres maux liés à la chaleur, un chiffre en aug­men­ta­tion à cause du change­ment climatique.

Rien que dans le comté de Mari­co­pa, en Ari­zona, 425 per­son­nes sont mortes de prob­lèmes médi­caux liés à la chaleur en 2022 — plus d’une cen­taine de plus que les décès liés à la chaleur sig­nalés en 2021.

Les chercheurs de l’ASU espèrent faire baiss­er ce nom­bre en com­prenant mieux com­ment les per­son­nes de dif­férents âges, avec dif­férents types de corps et dif­férentes con­di­tions médi­cales, réagis­sent aux vagues de chaleur extrêmes, à l’exposition pro­longée au soleil et à d’autres con­di­tions difficiles.

Cela pose cepen­dant quelques défis expérimentaux.

“Vous ne voulez pas faire beau­coup de ces [tests] avec une vraie per­son­ne”, a déclaré le pro­fesseur Kon­rad Rykaczews­ki à l’Université d’État de l’Arizona au Ari­zona Repub­lic. “Ce serait con­traire à l’éthique et dangereux.”

À l’intérieur de l’ASU, le tra­vail d’ANDI en lab­o­ra­toire n’est pas très dif­férent de celui des autres ANDI qui tran­spirent dans les ate­liers pro­to­types des grandes mar­ques de vête­ments de sport. Il est juste un peu plus intense.

Dans une cham­bre chauf­fante, que les chercheurs ont appelée la “Warm Room”, ANDI est soumis au vent, au ray­on­nement solaire et à des tem­péra­tures allant jusqu’à 60°C.

Entre les essais, ANDI peut être repro­gram­mé pour réa­gir comme dif­férentes per­son­nes en fonc­tion du poids, de l’âge et d’autres facteurs.

“Un patient dia­bé­tique a une régu­la­tion ther­mique dif­férente d’une per­son­ne en bonne san­té”, selon le chercheur Ankit Joshi, qui dirige le tra­vail de mod­éli­sa­tion qui entre dans ANDI. “Nous pou­vons donc tenir compte de toutes ces mod­i­fi­ca­tions avec nos mod­èles personnalisés.”

Et la Warm Room peut égale­ment être mod­ulée pour simuler divers scé­nar­ios d’exposition à la chaleur com­muns à n’importe quel point chaud du globe.

Mais c’est à l’extérieur, dans la chaleur du désert du sud-ouest, qu’ANDI mod­i­fié par l’ASU ren­con­tre ses défis les plus dif­fi­ciles et son tra­vail le plus important.

Le robot ther­mique peut tran­spir­er, grâce à des canaux internes de refroidisse­ment per­son­nal­isés qui font cir­culer de l’eau froide dans tout son corps, tout en sim­u­lant et en enreg­is­trant les réac­tions humaines à la chaleur provenant d’environnements complexes.

Les cap­teurs d’ANDI col­lectent des don­nées dis­tinctes sur la réac­tion d’un type de corps au ray­on­nement solaire provenant du soleil, au ray­on­nement infrarouge qui s’élève du sol asphalté chaud et à la con­vec­tion de chaleur qui cir­cule dans l’air. L’espoir, en par­tie, est que l’équipe de l’ASU puisse étudi­er des solu­tions pour les plans de con­struc­tion communautaires.

Lorsque l’équipe de l’ASU recou­vre ANDI d’un tis­su spé­cial, sa tran­spi­ra­tion simulée s’évapore et refroid­it ses sur­faces robo­t­iques truf­fées de cap­teurs, comme si c’était un humain réel et vrai­ment mal à l’aise sous la chaleur de l’Arizona.

Cet été, ANDI fera équipe avec un nou­veau parte­naire : le robot bio­cli­ma­tique de l’ASU, MaRTy.