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En vidéo : les drones, les constructeurs aériens de demain ?

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Il est parfois difficile de construire des éléments architecturaux en hauteur, comme des structures tendues. En effet, de nombreux engins de construction ont une portée limitée et doivent reposer sur un substrat dur. Pour pallier ces problèmes, une équipe suisse a eu l'idée d'utiliser des drones pouvant dérouler des câbles, mais aussi faire des nœuds ou des mailles de formes variées. Leur création est à voir en vidéo. 

Un drone tisse des toiles en l'air  Pour construire des structures tendues dans des lieux difficiles d'accès, une équipe suisse a imaginé des drones volants pouvant dérouler des câbles et faire des nœuds grâce à des trajectoires précises. © Federico Augugliaro, YouTube 

Avec ses 830 m de haut, le gratte-ciel Burj Khalifa (Dubaï, Émirats arabes unis) illustre à quel point certains architectes ont des envies de hauteur et d'aérien. Cependant, leurs ambitions sont souvent limitées par une contrainte de taille : les engins de construction doivent majoritairement reposer sur un substrat ferme, tout en ayant une portée limitée. Les choses pourraient changer à l'avenir, grâce au développement de nouveaux véhicules aériens à même d'évoluer en tous points de l'espace, que ce soit à l'intérieur, autour ou à l'extérieur de structures. La plupart des projets en cours sont encore expérimentaux, mais certains semblent prometteurs. 

L'un d'eux a été présenté à l'International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) qui s'est tenue à Tokyo du 3 au 7 novembre derniers. Il est l'œuvre de chercheurs menés par Federico Augugliaro de l'École polytechnique fédérale de Zurich, en Suisse. Leur idée : exploiter des drones pour construire des structures tendues faites de câbles, de cordes ou de fils, que ce soit entre des piquets verticaux ou entre d'autres éléments suspendus déjà en place (voir la vidéo filmée dans une Flying Machine Arena). Ces constructions architecturales aériennes ont la particularité de subir uniquement des forces de tension.

Les chercheurs ont donc imaginé des quadricoptères, des drones-hélicoptères à quatre hélices, dotés d'un dérouleur passif sur leur face ventrale. Ce dispositif est notamment équipé d'un réglage de friction qui permet ainsi de définir la force à appliquer sur le câble pour le dérouler, et donc la tension qui régnera dans les structures posées par les robots. Mais lesquels ? En effet, disposer d'engins pouvant dérouler des câbles est intéressant, encore faut-il savoir comment les opérer de manière à leur faire réaliser des nœuds ou d'autres liens dans les airs.

Ces deux drones ont été dirigés par un ordinateur de manière à ce que les filins (en rouge et en blanc) qu'ils libèrent se croisent, le tout sans que les quadricoptères se percutent. © Gramazio & Kohler, Architecture and Digital Fabrication, École polytechnique fédérale de Zurich

Des structures tendues automatiquement construites par des drones

Ce point fait également l'objet des recherches menées à Zurich sous la vigilance d'Ammar Mirjan, un architecte qui s'assure de la faisabilité et de l'utilité dans le « monde réel » des idées testées. Ainsi, lors de la conférence, les chercheurs ont présenté les éléments et les motifs de base requis pour construire des structures tendues avec des drones (mailles, nœuds, etc.), ainsi que les trajectoires et le timing que doivent suivre une ou plusieurs manœuvres robotisées pour les réaliser.

Les drones sont donc prévus pour agir de manière autonome sous la direction d'un ordinateur central doté d'une caméra. Celle-ci permet à l'ordinateur de déterminer la position des robots en temps réel, et donc d'adapter constamment les instructions qui sont transmises. Concrètement, l'idée consisterait à choisir une structure à assembler dans une banque de données, en tenant compte de divers aspects structuraux propres au site de construction, puis à lancer un programme et à laisser les robots travailler seuls jusqu'à ce que l'œuvre soit terminée.

Il ne fait nul doute qu'une fois en application, ce qui n'est pas prévu pour demain, de tels engins inspireront de nouvelles idées aux architectes en mal d'aérien dans leurs œuvres. En attendant, l'équipe du projet Aerial Constructionsenseigne également à des drones comment construire des tours avec des briques... en mousse. Ne l'oublions pas, les quadricoptères ont un défaut de taille, puisque les charges qu'ils peuvent transporter restent faibles pour le moment.

Une version plus évoluée de ce quadricoptère permettra peut-être bientôt de tendre des câbles à moindre coût entre des gratte-ciels. © Gramazio & Kohler, Architecture and Digital Fabrication, École polytechnique fédérale de Zurich