L’O-Wind, une éolienne sphérique pour les habitations urbaines, remporte le premier prix international du James Dyson Award 2018. © James Dyson Award

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James Dyson Award : une mini-éolienne de balcon remporte le premier prix

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Inspirée d'un rover de la Nasa, cette mini-éolienne en forme de sphère a été inventée par deux étudiants de l'université de Lancaster. Grâce à son design astucieux, elle fournit de l'électricité renouvelable pour les habitants des villes.

Alors que deux personnes sur trois habiteront en ville en 2050, s'alimenter en électricité renouvelable n'est pas forcément évident pour les habitants des grands immeubles. Avec une surface exposée au soleil limitée, les panneaux solaires ne sont pas suffisants et pas accessibles à tous les habitants. En revanche, plus on construit en hauteur, et plus il y a du vent. C'est à partir de ce constat que Nicolas Orellana, un étudiant chilien de l'université de Lancaster, et son ami kenyan Yaseen Noorani, ont mis au point l'O-Wind Turbine, une mini-éolienne omnidirectionnelle adaptée aux balcons et appartements.

L’O-Wind Turbine, une éolienne sphérique pour les habitations urbaines, remporte le premier prix international du James Dyson Award 2018. © James Dyson Award

Un design inspiré d’un rover malchanceux de la Nasa

Nicolas Orellana a eu l'idée de cette éolienne en étudiant le rover Mars Tumbleweed, une sorte de boule gonflable de 1,8 mètre de diamètre capable de se déplacer sur le sol chaotique martien et de récolter des données. Le rover, testé notamment en Antarctique, n'a pas rencontré de succès, car il était déporté ou immobilisé quand le vent soufflait trop fort. « C'est la même chose avec les éoliennes traditionnelles », explique le futur ingénieur. « Les espaces entre les gratte-ciel créent des zones de turbulence où le vent s'infiltre et tourbillonne de manière chaotique, ce qui rend inopérantes les éoliennes traditionnelles, qui ne captent le vent que lorsqu'il souffle dans une seule direction. »

L'O-Wind adopte donc un design complètement différent : cette boule de 25 cm de diamètre, munie d'ailettes, tourne autour d'un axe central, toujours dans le même sens quelle que soit la direction du vent et génère de l'électricité. Cette mini-éolienne peut être suspendue à un balcon ou accrochée sur une façade d'un immeuble. Elle est très robuste et résiste aux intempéries. « Chaque habitant peut ainsi produire sa propre électricité », se félicite Yaseen Noorani. Les deux étudiants ont remporté la somme de 35.000 euros pour développer leur projet et 5.500 euros de la part de l'université de Lancaster. Ils sont déjà en discussion avec « de gros investisseurs » et espèrent lancer leur éolienne dans les prochains mois.

Une chaise roulante pour l’avion, un appareil de diagnostic portatif ou un bateau-drone nettoyeur : des finalistes à la fibre sociale

Le James Dyson Award est un concours international de design soutenant les étudiants ingénieurs en conception de produits et conception industrielle. Dans la liste des 20 finalistes de 2018 figurent d'autres projets assez étonnants, qui, signes des temps, ont la plupart une dimension sociale ou environnementale. La chaise roulante pliable imaginée par deux étudiants, américain et émirati, permet ainsi aux handicapés de prendre facilement l'avion : grâce à son design étroit et sa flexibilité, elle s'insère au milieu des sièges classiques et peut être ensuite repliée en huit.

L’Air Chair, une chaise roulante pliable pour faciliter les voyages en avion des personnes handicapées. © James Dyson Award

Des étudiants chinois ont, eux, mis au point un minibateau-drone baptisé Orca pour nettoyer la surface des lacs et rivières sept fois plus rapidement. L'Excelscope, un appareil portatif d'auto-diagnostic de la malaria, a lui été réalisé à partir d'anciennes pièces de smartphone. Bing Bin, la poubelle intelligente inventée par deux étudiantes de l'université de technologie de Compiègne, reconnaît, compacte et trie les déchets automatiquement. Mentionnons aussi Macaron, un mètre intelligent connecté par Bluetooth accessible aux malvoyants, ou encore Printem, pour imprimer ses circuits électriques à domicile en moins de trois minutes.

  • Une éolienne urbaine a remporté le premier prix du concours James Dyson Award 2018.
  • Avec son design insolite, elle capte le vent venant de n’importe quelle direction.
  • D’autres projets à la fibre sociale et environnementale figurent parmi les finalistes.
Pour en savoir plus

Titan Arm, un exosquelette imprimé en 3D qui rend plus fort

Article de Marc Zaffagni publié le 11/11/2013

Une équipe de l'université de Pennsylvanie a conçu un exosquelette pour les membres supérieurs capable de démultiplier la force de traction d'un bras. Titan Arm, fabriqué avec une technique d'impression 3D, pourrait aider des manutentionnaires mais aussi servir à la rééducation de personnes blessées. Cette innovation vient de remporter le James Dyson Award et une récompense de 48.000 euros.

Les exosquelettes ont fait d'immenses progrès ces dernières années, au point de pouvoir être contrôlés par la pensée, d'augmenter les performances des soldats, des secouristes et des infirmières, ou encore d'assister les personnes âgées. Mais cette technologie reste encore très onéreuse, ce qui freine sa diffusion. Les choses vont peut-être changer grâce aux travaux d'une équipe de chercheurs et d'étudiants de l'université de Pennsylvanie. Ils ont mis au point un exosquelette pour les membres supérieurs en ayant recours à l'impression 3D pour la fabrication des pièces en plastique, et à l'usinage CNC (c'est-à-dire avec des machines-outils numériques) pour les parties en aluminium. Cela a permis d'arriver à un coût de production très bas, de l'ordre de 2.000 dollars (un peu moins de 1.500 euros), là où d'ordinaire ce type d'appareillage peut valoir dix fois cette somme.

Baptisé Titan Arm, l'exosquelette se compose d'un système motorisé au niveau du coude qui peut augmenter la force de traction naturelle de 175 newtons, soit environ 18 kg. Il se destine à l'assistance pour les travaux de force, mais également à la rééducation fonctionnelle. Cette innovation vient d'être distinguée par le premier prix du James Dyson Award et une bourse de 48.000 euros. Ce concours annuel, organisé par l'inventeur de l'aspirateur sans sac James Dyson, récompense une invention qui « résout un problème ». En l'occurrence, le Titan Arm a retenu l'attention en raison de sa technique de fabrication à bas coût.

L’exosquelette Titan Arm est conçu à partir d’un support dorsal métallique comme ceux utilisés pour soutenir les bouteilles de plongée sous-marine. Ses pièces mécaniques ont été fabriquées en aluminium (usinage CNC) et en plastique par impression 3D. Une technique qui a permis de maintenir un coût de fabrication exceptionnellement bas pour ce type d’appareil. © Université de Pennsylvanie, YouTube

Titan Arm s’enfile comme un sac à dos

L'équipement est conçu comme un sac à dos, à partir d'un support en métal qui est utilisé pour maintenir les bouteilles de plongée sous-marine. Cela apporte la rigidité nécessaire au fonctionnement de l'exosquelette, qui transfère le poids soulevé vers ce support. Ce dernier reçoit les servomoteurs, les batteries ainsi que l'électronique embarquée.

L'exosquelette se fixe à partir de l'épaule et jusqu'au poignet, avec un jeu d'articulations qui offrent une totale mobilité au bras. L'ensemble pèse neuf kilos et l'autonomie de la batterie est de huit heures. Le mécanisme motorisé est actionné par un jeu de câbles qui manœuvrent la poulie, située au niveau du coude. Un engrenage à cran d'arrêt permet de verrouiller la position du bras, ce qui peut servir pour déplacer un objet pesant. L'exosquelette pourrait ainsi aider les travailleurs qui font de la manutention de charges lourdes, afin d'éviter les blessures et autres traumatismes musculosquelettiques.

Un projet qui deviendra open source

Le Titan Arm peut aussi être utilisé à des fins thérapeutiques, pour aider à la rééducation de personnes blessées ou victimes d'un AVC. Le mécanisme peut appliquer une résistance afin d'aider la personne à faire travailler ses muscles. Autre avantage, grâce à des capteurs, l'exosquelette peut enregistrer et transmettre via une liaison Wi-Fi toutes les données relatives à l'amplitude et à la force des mouvements. Des informations précieuses dont les médecins se servent pour évaluer les progrès de leurs patients.

Grâce à la récompense du James Dyson Award, l'équipe de l'université de Pennsylvanie va poursuivre le développement du Titan Arm. L'exosquelette est actuellement contrôlé à l'aide d'une manette de type joystick, mais l'objectif est d'adapter un système de contrôle à partir des ondes cérébrales ou des contractions musculaires. Il est également question d'ajouter un second bras. De plus, les concepteurs du Titan Arm souhaitent rendre ce projet open source et publier les plans d'impression 3D afin que la communauté scientifique puisse le faire évoluer.

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