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Des robots-insectes pour inventer l’usine du futur

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Avec ses robots-fourmis et ses papillons bioniques, l'entreprise allemande Festo veut concevoir l'usine de demain... Car les solutions matérielles et logicielles mises en œuvrent avec ces prototypes pourraient permettre de concevoir des systèmes industriels automatisés.

La société allemande Festo est spécialisée dans la conception de systèmes industriels automatisés. Pour développer ses technologies, elle développe des robots qui s’inspirent au plus près du vivant. © Festo
La société allemande Festo est spécialisée dans la conception de systèmes industriels automatisés. Pour développer ses technologies, elle développe des robots qui s’inspirent au plus près du vivant. © Festo
 

L'usine du futur existe-t-elle déjà, cachée dans les extraordinaires facultés de certains animaux et insectes? Festo en est convaincu. Cette entreprise allemande développe des systèmes d'automatisation et de robotique en s'inspirant du biomimétisme. Pour concevoir de nouvelles applications, la société créée des prototypes d'animaux et d'insectes qui lui servent de plateformes pour développer des solutions techniques inspirées de la nature. On lui doit notamment la libellule BionicOpter, le BionicKangaroo ou encore cet étonnant bras robotisé FlexShapeGripper dont le système de préhension d'une grande délicatesse est directement inspiré de langue du caméléon. Les fourmis et leur organisation sociale complexe ont nourri le tout dernier projet de Festo nommé BionicANTs.

Ces fourmis bioniques sont des petits bijoux de technologie. Leur corps fabriqué à l'aide d'une imprimante 3D est bardé de capteurs. Une caméra 3D stéréo sert de système de vision pour les déplacements et la détection des objets. Les pattes ainsi que les mandibules sont faites en céramique piézoélectrique. Elles sont actionnées par des transducteurs de flexion qui offrent un contrôle précis et consomment peu d'énergie. Sous l'abdomen se trouve un capteur optique, comme celui utilisé par les souris d'ordinateur, qui permet au robot de déterminer sa position.

Grâce à des algorithmes de contrôle, les BionicANTs sont capables d'accomplir des tâches en répliquant le comportement coopératif de leurs modèles vivants. Par exemple, on les voit se répartir le travail pour transporter une charge volumineuse, une fourmi bionique poussant l'objet tandis qu'une autre le tire à l'aide de ses mandibules robotisées. Chaque BionicANT dispose de 40 minutes d'autonomie après quoi elle se dirige automatiquement vers la station de charge à laquelle elle se connecte avec ses antennes métalliques.

Les BionicANTs ou fourmis bioniques de la société allemande Festo. Elles sont capables de se répartir les tâches afin d’accomplir un projet commun. © Festo

Les fourmis bioniques communiquent par liaison radio

Les insectes bioniques communiquent entre eux par liaison radio en s'appuyant sur un jeu de règles préenregistrées qui leur permettent d'atteindre un objectif commun en combinant leurs capacités individuelles, exactement comme les fourmis. Pour Festo, cette « intelligence distribuée » peut servir à développer des applications automatisées qui façonneront l'usine du futur où la robotique occupera une place prépondérante. « Les systèmes de production du futur seront basés sur des composants intelligents qui sauront s'ajuster à différents scénarios pour accomplir des tâches complexes. », peut-on lire dans le document du projet BionicANTs.

Cette travail sur l'articulation entre l'individuel et le collectif se retrouve également dans un autre projet nommé eMotionButterflies. Il s'agit là de papillons bioniques ultra légers qui reproduisent avec une fidélité  impressionnante le vol de ces lépidoptères. Ces papillons ne pèsent que 32 grammes, mais ils embarquent un équipement électronique miniaturisé très élaboré : une centrale inertielle composée d'un accéléromètre, d'un gyroscope et d'une boussole, deux servomoteurs pour actionner les ailes, deux modules radio, deux led infrarouges qui servent de marqueurs, deux batteries LiPo qui assurent 3 à 4 minutes d'autonomie et deux microcontrôleurs pour piloter l'ensemble.

Plus impressionnant encore, ils peuvent voler en groupe dans un espace confiné sans jamais entrer en collision. Ils sont en fait coordonnés par un ordinateur central relié à un réseau de dix caméras infrarouges qui sont disposées tout autour de la pièce où évoluent les robots-papillons. Les caméras se servent des led infrarouge pour repérer chaque appareil et transmettre sa position. L'ordinateur pilote cette flotte en évitant tout contact. S'il n'est pas question de faire voler des papillons dans les usines, Festo souligne que les technologies qu'ils intègrent, de même que le système de coordination pourrait déboucher sur des applications logistiques, notamment du guidage ou de la surveillance grâce réseau infrarouge.

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