KALYSTA Actuation : vers le premier robot humanoïde électrohydraulique européen

La start-up KALYSTA Actuation développe un robot humanoïde capable de soulever, manipuler et interagir avec le monde réel. Elle est issue du projet Servo ElectroHydraulic Actuator (SEHA), porté par Samer AlFayad du laboratoire Informatique, bioinformatique, systèmes complexes (IBISC – Univ. Paris-Saclay, Univ. d’Évry). Le projet SEHA, financé par la SATT Paris-SACLAY, s’appuie sur une technologie d’actionnement hybride pour la mécatronique embarquée et ambitionne de bâtir un champion technologique européen.

En 2009, à la fin de sa thèse à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ) consacrée aux robots humanoïdes, Samer AlFayad constate une limite majeure. Ces machines ne sont pas capables de manipuler des charges élevées. Malgré les progrès en intelligence artificielle et en contrôle, leurs moteurs électriques offrent la vitesse mais pas la force nécessaire à cela. « Une cheville humaine doit intégrer trois actionneurs pour reproduire les mouvements naturels. Avec du tout-électrique, aucun moteur ne peut fournir cette force dans un volume aussi réduit. » Le chercheur se tourne alors vers l’hydraulique, « une technique millénaire, déjà utilisée par les Égyptiens antiques pour déplacer des charges lourdes. » Si le moteur électrique manque de force, l’hydraulique en produit beaucoup, mais au prix de pompes, tuyaux et centrales encombrantes. L’enjeu devient alors de combiner les deux mondes.

Une architecture hybride pour une puissance inédite

Après un post-doctorat de deux ans en Allemagne, le chercheur conçoit, entre 2011 et 2019, au sein du Laboratoire d'ingénierie des systèmes de Versailles (LISV – Univ. Paris-Saclay/UVSQ), une architecture hybride capable de s’affranchir des limites des deux approches. L’énergie est transmise électriquement jusqu’au niveau de chaque articulation, où un microsystème hydraulique intégré convertit cette énergie en mouvement. Chaque module comprend un petit moteur électrique, une micropompe et un piston miniaturisé. Dans un volume d’environ 10 × 10 × 10 cm, le système produit la force nécessaire pour déplacer une tonne à 20 cm par seconde. La dernière version développée, encore plus compacte (4 × 4 × 8 cm pour 2,5 kg), atteint des performances similaires. Cette conception décentralisée réduit drastiquement l’encombrement et offre un rapport puissance-poids inatteignable avec des moteurs seuls.

Du laboratoire à la start-up : brevet, maturation et création de KALYSTA

En 2019, juste avant de rejoindre l’Université d’Évry comme professeur et le laboratoire IBISC, Samer AlFayad dépose à l’UVSQ un brevet portant sur un actionneur électrohydraulique intégré, capable de générer localement une forte pression hydraulique à partir d’une alimentation électrique, sans centrale ni réseau de tuyaux. La technologie combine compacité, force élevée et absorption immédiate d’énergie en cas de choc, un point important pour la sécurité des robots collaboratifs. « Sur un système électrique, l’énergie continue sa course en cas de choc. Avec la technologie developpée en hydraulique intégrée, on inverse la pression immédiatement, ce qui protège l’utilisateur. »

Cette invention constitue le socle scientifique du projet de maturation financé par la SATT Paris-Saclay. Un accord est alors établi entre l’UVSQ et l’Université d’Évry, copropriétaires de la technologie, et la création d’une start-up est retenue comme voie de valorisation. « La SATT Paris-Saclay ne fournit pas seulement des financements mais aussi une méthode et une expertise. Elle challenge, structure, sécurise et guide les décisions stratégiques. Sans cet accompagnement, nous n’aurions pas pu franchir les étapes nécessaires à la création de la start-up. » KALYSTA Actuation naît ainsi en 2020. Samer AlFayad en est le conseiller scientifique et Jean-Claude Rassou, ancien président de Motorola France, en prend la direction.

Des applications concrètes, du laboratoire au terrain

Dès 2020, la première application visée est la plus ambitieuse, il s’agit du robot humanoïde. L’équipe développe d’abord des jambes capables de supporter des charges importantes, puis s’attèle au haut du corps. Aujourd’hui, un démonstrateur réalise des mouvements dynamiques inspirés de la boxe. « Nous visons un robot capable d’être deux à trois fois plus fort que le meilleur boxeur mondial. » L’objectif est de répondre aux besoins industriels et sociétaux, à savoir la manutention lourde, l’assistance physique ou encore l’entraînement sportif et la rééducation.

À partir de 2021, KALYSTA Actuation explore l’aéronautique, un secteur où chaque kilogramme retiré équivaut à des économies de carburant et moins de CO₂ généré. L’équipe se concentre d’abord sur les sièges motorisés de première classe, un élément non critique mais très exigeant en termes de confort et de sécurité. En remplaçant les actionneurs électriques qui commandent l’inclinaison, le repose-pied et la position lit par son système, la start-up montre qu’il est possible de réduire le poids de chaque siège de 5 à 7 kg.

En 2023, la start-up remporte le concours organisé par We Are innovation (WAI) de la BNP Paribas qui lui permet de co-expérimenter sa technologie avec Poclain Hydraulics, spécialiste mondial des solutions hydrauliques. Ensemble, ils testent un actionneur électrohydraulique sur une micropelleteuse électrique, destinée aux environnements contraints comme les chantiers urbains ou intérieurs. L'objectif est de remplacer une motorisation électrique volumineuse par un système compact. Le prototype valide la faisabilité et ouvre la voie à de futures intégrations industrielles dans le secteur des engins compacts.

Transmettre la technologie à la prochaine génération d’ingénieurs

Depuis 2023, KALYSTA Actuation déploie une offre de formation à destination des établissements d’enseignement supérieur. Il s’agit de kits pédagogiques intégrant les principaux composants d’un système hydraulique miniature, ainsi qu’un environnement de contrôle moderne basé sur la plateforme Robot Operating System (ROS), désormais incontournable en robotique. « En France, l’actionnement hydraulique est très peu abordé dans les cursus, alors que l’industrie en a profondément besoin. Nous comblons ce vide avec une solution directement exploitable en travaux pratiques. » Deux unités sont déjà installées et d’autres projets sont actuellement en discussion avec plusieurs écoles d’ingénieurs.

Une ambition industrielle européenne

La start-up prépare sa première levée de fonds (à hauteur d’un million d’euros) afin d’industrialiser sa technologie et de finaliser un démonstrateur humanoïde complet d’ici 2029. « Dans le hardware, les cycles sont longs. Il faut des investisseurs prêts à s’inscrire dans la durée, alors que beaucoup cherchent un retour rapide. » Une fois ce jalon atteint, KALYSTA Actuation mettra sur le marché le premier robot humanoïde hydraulique européen et le deuxième au monde, derrière Atlas de Boston Dynamics. Contrairement à ce dernier, qui repose sur un système hydraulique centralisé et un réseau de tuyaux haute pression, celui de KALYSTA Actuation adopte une architecture décentralisée, où chaque articulation génère sa propre puissance hydraulique.

Ce projet s’appuie sur un continuum fort entre la recherche et l’industrie. La proximité avec l’Université Paris-Saclay constitue un véritable vivier de compétences et plusieurs jeunes chercheurs et chercheuses formées à ces technologies ont déjà rejoint l’entreprise. « Lorsque les doctorantes et doctorants voient que la recherche peut se prolonger en entreprise, à deux bureaux de distance, cela crée une dynamique unique entre le laboratoire et la start-up », se réjouit Samer AlFayad.