Plant-Inspired Robot Design Metaphors for Ambient HRI

Auteurs: Victor Nikhil Antony, Adithya R N, Sarah Derrick, Zhili Gong, Peter M. Donley, Chien-Ming Huang · HRI 2026

Licences

• Accès libre
• Article: CC BY 4.0

Tout ce qui suit s'appuie sur l'article complet sous sa licence CC BY 4.0 ; sa figure est montrée en citant les auteurs.

En bref

Une étude de type research-through-design qui construit des feuilles, des tiges et des pots robotiques semblables à des plantes, les combine en quatre prototypes et tire des considérations de conception d'ateliers avec 11 personnes.

Pourquoi c'est important

L'article fournit des détails au niveau des mécanismes pour des formes actionnées lentes, silencieuses et souples, adaptées à des robots à la maison ou sur un bureau, y compris ce qui a échoué, comme des servomoteurs bruyants et saccadés. Ses considérations de conception sur la présence, la palette expressive, le rythme et la forme s'appliquent à tout robot destiné à rester en arrière-plan.

Problème

La plupart des conceptions en HRI s'inspirent de modèles humains et animaux, qui tendent à produire une interaction manifeste et exigeante en attention, quel que soit le rôle du robot. Les plantes offrent un autre modèle, une présence peu exigeante qui façonne néanmoins les routines par des rythmes lents et des gestes subtils, mais la robotique inspirée des plantes antérieure portait sur des fonctions ou des matériaux isolés plutôt que sur la manière dont les métaphores végétales pourraient remodeler l'HRI dans son ensemble.

Solution proposée

Par un prototypage itératif, les auteurs ont construit quatre primitives : une feuille en TPU imprimée en 3D qui s'enroule et se redresse lorsqu'un câble traversant sa nervure est tendu, une tige faite de soufflets concentriques en TPU et en PET-G fléchie par un système à crémaillère et pignon, des pots rotatifs ou mobiles, et des fleurs à LED, le tout entraîné par des moteurs pas à pas avec des drivers TMC. Ils les ont combinées en quatre prototypes (Snake Plant, Flower Plant, Keeper Plant, Dancing Pot), ont présenté un scénario en storyboard pour chacun lors de trois ateliers de 90 minutes avec 11 participants, et ont transformé les résultats en considérations de conception.

Idées clés

• Les servomoteurs étaient trop bruyants et saccadés pour une expression ambiante ; les moteurs pas à pas avec des drivers TMC et le micropas ont donné un mouvement quasi silencieux et finement résolu.
• Les gestes végétaux sont ouverts à l'interprétation : la pulsation de la Keeper Plant a été perçue par certains participants comme un doux rappel et par d'autres comme inexplicable.
• Les gestes subtils peuvent passer inaperçus : le lent déploiement de la Keeper Plant était facile à manquer sauf à le regarder de près, ce qui pose problème pour des rappels de prise de médicaments, tandis que le frémissement de la Snake Plant et le balancement du Dancing Pot ont été bien accueillis.
• Mêler des gestes végétaux à des signaux de type humain a aidé : les feuilles pulsantes de la Snake Plant ont été perçues comme un 'applaudissement' festif que les participants ont apprécié.
• Les participants ont apprécié l'absence de réactivité : l'un d'eux a dit qu'il serait plus facile de parler à un robot semblable à une plante qu'à un robot doté d'un visage, car il ne lui froncerait pas les sourcils.

Principaux résultats

• Quatre prototypes construits à partir des primitives : Snake Plant (trois feuilles actionnées sur un pot rotatif incliné), Flower Plant (tige actionnée, fleur et feuilles passives sur un pot rotatif), Keeper Plant (quatre feuilles actionnées et quatre passives autour d'une cavité, avec un capteur de lumière) et Dancing Pot (pot mobile avec une couronne de feuilles à deux étages).
• Trois ateliers de 90 minutes avec 11 participants âgés de 19 à 82 ans (M = 39,7, SD = 24,8), dont un composé entièrement de personnes âgées, ont produit un portfolio annoté pour chaque prototype.
• Les participants ont critiqué le fait que la Flower Plant oriente la conversation (montrer des en-cas leur a semblé 'gênant' et 'insistant') et ont déplacé la médiation sociale vers les salles de classe, des plantes d'humeur familiale et des plantes 'jumelles' appariées pour les relations à distance.
• Les participants ont étendu l'incitation à la posture de la Snake Plant à des signaux de bien-être plus larges et ont proposé une caméra d'appel vidéo en forme de fleur qui se ferme pour préserver l'intimité, une lampe à variation d'intensité pour les routines de sommeil, et des jardins de plantes de suivi des habitudes.
• Les idées issues des ateliers ont conduit les auteurs à construire ensuite deux autres prototypes non littéraux : une lampe inspirée des plantes et un marque-page robotique.
• Les résultats ont été organisés en considérations de conception selon quatre axes : Presence, Palette, Rhythms et Shape.

Limites

• Les prototypes sont des sondes spéculatives, et non des systèmes entièrement fonctionnels, et la primitive fleur n'a été explorée que de manière limitée.
• Le bruit d'actionnement, le couple, la granularité du mouvement, la gestion thermique et l'alimentation ont limité la forme et les gestes, et la fabrication multimatériaux a rendu la qualité esthétique difficile à atteindre.
• Les plantes robotiques ont une empreinte écologique importante et pourraient se substituer à de vraies plantes, ce que les auteurs soulèvent comme piste de travaux futurs.
• Les prototypes n'utilisaient qu'une perception basse fidélité, comme la lumière et le toucher, alors que de nombreux usages imaginés nécessitent une conscience plus riche du contexte.
• Onze participants aux ateliers, et la phase de conception des micro-interactions a été sautée lors du Workshop #3 faute de temps.

Impact sur le domaine

Mention honorable au HRI 2026 Best Paper Award (piste Design, articles longs), avec 1 citation. Les auteurs publient les prototypes de plantes robotiques en open source via un lien vers les matériaux donné dans l'article.

Résumé

Les plantes offrent un modèle paradoxal pour l'interaction : ce sont des présences ambiantes et peu exigeantes qui façonnent pourtant l'atmosphère, les routines et les relations à travers des rythmes temporels et des expressions subtiles. À l'inverse, la plupart des interactions humain–robot (HRI) se sont fondées sur des paradigmes anthropomorphes et zoomorphes, produisant des formes d'engagement manifestes et très exigeantes. En utilisant une méthodologie de Research through Design (RtD), nous explorons les plantes comme source d'inspiration métaphorique pour l'HRI ; nous avons mené des cycles itératifs d'idéation, de prototypage et de réflexion pour étudier quelles primitives de conception émergent des métaphores et des morphologies végétales, et comment ces primitives peuvent être combinées en formes robotiques expressives. Nous présentons un ensemble de prototypes spéculatifs et open source qui aident à explorer la présence, la temporalité, la forme et les gestes inspirés des plantes. Nous avons approfondi les enseignements tirés de la conception et du prototypage grâce à des ateliers centrés sur les prototypes, qui ont exploré les perceptions et les imaginaires des personnes à l'égard des robots inspirés des plantes. Ce travail apporte : (1) un ensemble d'artefacts robotiques inspirés des plantes ; (2) des enseignements de conception sur la façon dont les personnes perçoivent les robots inspirés des plantes ; et (3) des considérations de conception pour guider l'usage des métaphores végétales afin de remodeler l'HRI.

Liens

• arXiv 2601.22387: https://arxiv.org/abs/2601.22387
• DOI 10.1145/3757279.3785645: https://doi.org/10.1145/3757279.3785645
• PDF: https://arxiv.org/pdf/2601.22387v1
• Code: https://tinyurl.com/3k82nww3