L'exploration des environnements complexes, qu'il s'agisse de décombres après une catastrophe naturelle, de canalisations étroites ou de zones inaccessibles à l'homme, constitue l'un des défis les plus stimulants de la robotique moderne. La capacité pour une machine de grimper automatiquement, de se faufiler ou d'escalader des supports verticaux comme des poteaux, des échelles ou des troncs d'arbres, est devenue une priorité pour de nombreux laboratoires de recherche à travers le monde.
Les robots quadrupèdes et l'innovation des jambes articulées
La mobilité terrestre a été révolutionnée par l'introduction de véhicules capables de s'adapter au terrain. Le constructeur sud-coréen Hyundai a notamment présenté un concept de véhicule à quatre pattes, mi-voiture mi-robot, baptisé Elevate. Ce véhicule est capable non seulement de rouler, mais aussi de marcher et de ramper pour être utilisé sur des terrains escarpés lors de missions de sauvetage. Avec ses « jambes » articulées, l'Elevate peut ainsi escalader une paroi d'un mètre et demi de hauteur, tout en maintenant les passagers ou le blessé complètement à l'horizontale.
Au bout des quatre pattes rétractables de la voiture-robot électrique se trouvent des roues permettant au véhicule de rouler de façon traditionnelle si besoin est. Selon le constructeur automobile, il s'agit du « premier véhicule disposant de jambes articulées ». Dans une logique similaire de spécialisation, le laboratoire RoMeLa (Robotics and Mechanisms Laboratory) de l'Université de Californie à Los Angeles, supervisé par le Dr Dennis Hong, a développé le robot Scaler. Ce quadrupède peut aisément se déplacer sur tous types de sols et utilise des préhenseurs « Goat », composés de deux doigts actionnés mécaniquement, pour s'accrocher à la paroi. Le robot Scaler est l'un des robots les plus efficaces mécaniquement, capable de transporter une charge utile de 233 % de son propre poids lorsqu'il marche sur le sol.
Le biomimétisme au service de la locomotion : Les robots serpents
Le serpent inspire beaucoup les roboticiens, qui trouvent dans sa forme et son mode de déplacement de multiples solutions techniques pour créer des robots capables de se mouvoir dans des environnements complexes. Le laboratoire de biorobotique de l'université Carnegie Mellon travaille depuis plusieurs années sur des robots reproduisant le mode de déplacement des reptiles. Leur innovation permet à un robot serpent, que l'on jette sur une branche d'arbre ou un poteau, de s'enrouler automatiquement autour de cette structure tout en maintenant son étreinte pour rester en place.
Robotic snake traversing large obstacles using vertical bending with contact force feedback
Le châssis de ce robot est constitué d'une série de modules articulés entre eux, tous motorisés et intégrant chacun un accéléromètre. Les accéléromètres détectent l'arrêt qui se produit lorsqu'il touche un objet, déclenchant ainsi l'enroulement. L'équipe a inventé des modes de déplacement inédits comme le corkscrewing (progression en vrille) pour remonter entre deux parois verticales, ou le pipe rolling, faculté du robot à s'enrouler autour d'un tuyau pour progresser.
Par ailleurs, une équipe d'ingénieurs de l'université de Stanford a conçu un robot-tube souple qui se déploie sous l'effet d'un air compressé. L'un des principaux avantages de cette configuration est que seule la tête du robot est en mouvement. Le tronc s'allonge par l'extrémité mais il ne bouge pas, exactement comme une plante, ce qui lui permet de se faufiler à travers des anfractuosités sans entraver sa progression. Les chercheurs ont testé avec succès une version munie d'un système directionnel qui permet d'orienter la tête du robot pour tourner à droite ou à gauche, prouvant sa capacité à franchir des obstacles imprévus comme des décombres ou des tuyauteries.
Mécanismes d'escalade spécialisés et surveillance
Au-delà des structures souples, des robots rigides ont été conçus pour des tâches de surveillance verticale. Le robot Rise, mis au point par l'université de Pennsylvanie en collaboration avec Boston Dynamics, est une structure équipée de quatre jambes dotées de pinces lui permettant d'agripper un tronc d'arbre ou un poteau. Selon les données de l'université américaine, il peut grimper au sommet d'un poteau téléphonique standard à la vitesse de 21 centimètres par seconde. Ces appareils, souvent équipés de caméras, peuvent être postés à plusieurs mètres de hauteur pour observer une scène et assurer des tâches de reconnaissance.
Plus récemment, la recherche s'est orientée vers des capacités encore plus agiles. L'Université de Kyoto et l'Université d'électro-communication du Japon ont présenté un « snakebot » capable de grimper à une échelle. Bien que sa méthode ne soit pas académique, il démontre les progrès constants de la robotique. Ces avancées s'inscrivent dans une dynamique globale où les robots ne cherchent plus seulement à se déplacer, mais à interagir physiquement avec leur environnement vertical, que ce soit pour éteindre des incendies, explorer des zones sinistrées ou mener des opérations militaires de reconnaissance.
La polyvalence de ces systèmes, qu'ils soient inspirés par la nature ou par des besoins mécaniques purs, ouvre des perspectives immenses. La capacité de se mouvoir dans des espaces exigus comme les clôtures, les tuyaux ou les plafonds suspendus, combinée à une autonomie croissante, fait de ces machines des alliés précieux pour atteindre des endroits inaccessibles à l'homme. Les chercheurs explorent désormais l'usage de matériaux plus robustes comme le Kevlar ou le ripstop en nylon, et imaginent des applications allant de la détection de fuites toxiques à des interventions médicales miniaturisées.
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