Fabriquer un robot, combien ça coûte ?
Si certains constructeurs chinois proposent désormais des robots humanoïdes à moins de 3 000 euros, leurs capacités restent très limitées. Actuellement, les modèles qui commencent à être déployés en usine, sur les chaînes de montage, ou dans la logistique sont annoncés dans une fourchette basse comprise entre 30 000 et 50 000 euros, comme l’Apollo d’Apptronik ou le robot Figure 02. Et pour cause : fabriquer un robot humanoïde coûte cher. La principale raison est le prix des nombreuses pièces qui les composent. Parmi celles-ci, l’une représente près de la moitié du coût total : les actionneurs, ces petits moteurs qui permettent au robot de bouger. La tendance est toutefois à la baisse, et le passage à l’échelle de la production pourrait contribuer à réduire rapidement la facture globale.
Jusqu’à 15 000 pièces différentes par robot humanoïde
Un robot humanoïde est composé de 1 000 pièces au minimum pour un modèle d’entrée de gamme comme le G1 d’Unitree et jusqu’à 15 000 pièces pour les modèles les plus avancés, comme Tesla Optimus ou le robot Digit d’Agility. Ces milliers de pièces exigent en outre une chaîne d'approvisionnement ultra-fragmentée, ce qui accroît les risques de rupture et les coûts logistiques.
Il existe en réalité huit grandes familles de composants. On trouve tout d’abord la structure, qui correspond au "squelette" du robot , soit les bras, les jambes et le torse, qui représentent entre 5 et 10% du coût total d'un robot. Reste un cas à part : les mains. En raison de leur complexité, ces dernières représentent la partie la plus coûteuse de la structure : leur prix peut varier de 15 000 à plus de 50 000 euros pour les modèles les plus avancés. Elles sont en effet centrales, puisqu’elles permettent au robot de saisir des objets, ce qui nécessite un niveau de précision élevé, surtout s’il s’agit d’objets fragiles. Plusieurs start-up se concentrent essentiellement sur les mains, comme la française Genesis AI, centrée sur l’aspect logiciel, et la chinoise Linkerbot, qui représente près de 80% du marché hardware.
Les capteurs sont un autre élément essentiel. Représentant entre 10 et 15% du coût de production des robots, ils leur permettent de percevoir le monde extérieur, les dotant en quelque sorte de "sens". Un LiDAR 3D, qui leur permet de naviguer, coûte par exemple entre 600 euros pour un modèle d'entrée de gamme et plus de 6 000 euros pour les versions les plus performantes.
Autre élément particulièrement stratégique : les cartes GPU et processeurs, qui constituent le véritable "cerveau" du robot, chargés de traiter en temps réel les données des capteurs et d'exécuter les modèles d'IA. NVIDIA domine ce segment avec sa gamme Jetson, dont le dernier modèle Thor est affiché à près de 4 000 euros l'unité.
Viennent ensuite les batteries, qui coûtent autour de 1 000 euros, et le câblage, "système nerveux" du robot, qui permet à l’électricité et aux données de transiter à travers son corps.
Les actionneurs, éléments clés et coûteux
Une fois tous ces éléments en place, encore faut-il les articuler. C’est là qu’interviennent les actionneurs, qui représentent près de la moitié du coût total de production d’un robot humanoïde. Un seul actionneur coûte en moyenne près de 1 000 euros, alors qu’un modèle d’humanoïde standard en intègre 25 à 45.
Situées au niveau des coudes, des genoux ou encore des hanches, ces pièces dotées de petits moteurs imitent les articulations du corps humain. Plus le robot doit être agile, plus il intègre d'actionneurs, augmentant mécaniquement le nombre de degrés de liberté. "L’actionneur, c’est tout simplement ce qui crée le mouvement", explique Cédric Loubiat, CEO de General Robotics, start-up française spécialisée dans la fabrication de ces pièces." C’est l’équivalent d’un moteur dans une voiture. La différence, c’est qu’une voiture n’a en général qu’un seul moteur."
Le coût élevé des actionneurs s’explique notamment par leur complexité. Ils comportent un moteur électrique, une électronique de pilotage, des capteurs, une structure mécanique et un réducteur mécanique, ce dernier étant le composant le plus coûteux : plusieurs centaines d’euros l’unité. "Un moteur électrique seul n’a pas suffisamment de couple pour déplacer directement un bras ou une jambe", explique Cédric Loubiat."Il faut donc ajouter un système de réduction mécanique, comparable à une boîte de vitesses. "Autrement dit, un réducteur est un mécanisme qui abaisse la vitesse de rotation d’un moteur tout en augmentant sa force, afin de lui permettre de déplacer efficacement un bras ou une jambe de robot.
Plus que le mouvement, le principal défi actuellement pour les fabricants d’actionneurs concerne leur capacité à permettre le transport de charges lourdes. "Si vos actionneurs sont trop lourds, le robot dépense son énergie à déplacer sa propre masse plutôt que de déplacer une charge utile", explique Cédric Loubiat. "Et comme les robots humanoïdes fonctionnent sur batterie, l’autonomie devient catastrophique. Aujourd’hui, on voit très peu de démonstrations de robots capables de soulever réellement des charges importantes".
Si le marché des actionneurs est dominé par la Chine, qui a construit un écosystème industriel intégré autour des actionneurs prêts à l’emploi et compte un leader mondial, CubeMars, l’Europe compte des acteurs importants comme les allemands Schaeffler et Wittenstein, ou encore le suisse Maxon. Le Japon domine pour sa part la niche des réducteurs avec Harmonic Drive Systems.
L’industrialisation de la production, clé de la démocratisation ?
Produire un robot coûte donc encore très cher, mais la tendance est à la baisse depuis des années. En moins de trois ans, on est passé de 150 000-500 000 euros à une fourchette comprise entre 30 000 et 150 000 euros. Et le mouvement devrait s’accélérer avec le passage progressif du secteur à l’échelle industrielle.
Les constructeurs chinois comme Unitree, AgiBot ou UBTech bénéficient déjà du tissu industriel local, alors que les Occidentaux développent des stratégies visant à se libérer de la dépendance aux pièces chinoises, en développant des capacités de production massives. 1X a ainsi inauguré récemment sa propre usine aux Etats-Unis, avec l’ambition de fabriquer à terme 100 000 robots NEO par an. D’autres constructeurs ont fait le pari de s’associer avec des acteurs capables de produire des pièces et assembler des robots à grande échelle, comme le français Wandercraft, dont le modèle Calvin-40 sera fabriqué sur les chaînes du constructeur automobile Renault. Tesla mise pour sa part sur une intégration verticale totale et a converti une partie de ses usines de voitures électriques pour les dédier aux humanoïdes. Et la start-up britannique Humanoid a annoncé le 13 mai un partenariat avec Schaeffler pour déployer ses robots dans les usines du constructeur : ils participeront donc à la fabrication des actionneurs qui leur sont destinés.
Alors que le marché des robots humanoïdes est encore embryonnaire, 2027 pourrait marquer son passage à l’échelle. On entrerait alors dans un cercle vertueux, la baisse des prix étant susceptible d’entraîner une demande accrue et donc une production plus importante. Une étude récente prévoyait que la population mondiale de robots humanoïdes atteindra 3 milliards d’unités d'ici 2060. Cela représenterait deux fois plus de robots que d’automobiles.