Avez-vous déjà imaginé comment vous montez dans une combinaison robotique géante et combattez, eh bien, ou soulevez des objets lourds, faites basculer des voitures? Les films montrent que c'est un plaisir abordable. En fait, créer un tel appareil à partir d'un plan peut être un défi de taille.
Depuis de nombreuses décennies, nous nous sommes habitués à penser que le champ de bataille du futur ressemblera exactement à ceci: des robots géants dans lesquels les gens s'assoient (ou mieux ne s'assoient pas). Ces monstres titanesques - mieux connus sous le nom de «Mechs» - sont devenus une sorte de synopsis pour les guerres du futur. Les robots pilotés sont apparus pour la première fois dans les anime japonais, mais ont très vite migré vers le monde occidental à travers toutes sortes de séries. Des films hollywoodiens comme Aliens, Avatar et Pacific Rim ont fait un excellent travail pour montrer à quoi cela devrait ressembler.
Les films sont des films, mais à quel point ces projets sont-ils réels dans la réalité? Quand verrons-nous des gens piloter des robots géants?
Jordan Weissman de Harebrained Schemes a créé des jeux BattleTech sur le thème des Mech dans les années 1980. Il a adopté une approche relativement terre-à-terre lorsqu'il a conçu ses Mechs par rapport aux exemples précédents. Jordan a imaginé des mechs construits à partir d'un cadre en acier entouré de muscles artificiels chargés électriquement qui déplacent les articulations, avec un stabilisateur gyroscopique et une centrale électrique embarquée.
Le message de base de Jordan est assez clair. La musculature artificielle était, dans une certaine mesure, comme des polymères électroactifs. «Les faisceaux électriques qui se dilatent ou se contractent lors du passage de l'électricité étaient les muscles de nos soufflets», explique Weissman. «Trente ans plus tard, le même matériau est désormais utilisé dans le développement de prothèses.»
L'une des raisons pour lesquelles la forme humaine attire les designers est sa conception ergonomique spéciale. «L'anatomie humaine est incroyablement efficace pour marcher sur les rochers et les routes», explique Rob Buckingham, directeur de la course au Culham Science Center. "Il suffit de regarder un soldat qui peut porter plusieurs fois son propre poids sur n'importe quel terrain." Cependant, marcher sur deux jambes nécessite une dextérité particulière et le maintien de l'équilibre peut être très difficile.
Aussi, comment gérez-vous un géant de trois mètres? Le professeur Setu Vijayakumar du Edinburgh Robotics Centre propose une combinaison de téléopération et d'un système automatique qui réagit à l'intention du pilote. «L'intention de haut niveau viendra de l'opérateur, mais un grand nombre de commandes de bas niveau seront intégrées à la plate-forme, comme le maintien de l'équilibre tout en marchant», explique Setu.
Vidéo promotionelle:
En fait, il sera plus facile de créer un robot bipède contrôlé par l'homme qu'un robot autonome. «C'est un type de technologie tout à fait réalisable. Plus vraisemblablement qu'un système autonome, car un système entièrement autonome pose de nombreux problèmes en termes de prise de décision sensorielle et contextuelle."
Cependant, tout type de système de télécontrôle nécessitera une plate-forme de communication qui soit inviolable, tolérante aux pannes et capable de traiter 500 000 opérations par seconde.
Il y a aussi la question de l'énergie sur laquelle la fourrure fonctionnera. Weissman pensait que les BattleTech Mechs fonctionneraient sur des réacteurs à fusion, mais étant donné les réacteurs à fusion actuels de taille d'usine, cela est peu probable. Les «Mechs» du bord du Pacifique utilisaient des réacteurs à fission nucléaires conventionnels, qui fournissent une puissance de sortie élevée, mais qui sont extrêmement dangereux. «La technologie des batteries et la densité d'énergie sont à la traîne théoriquement possible», dit Setu. "La recherche est en cours, mais elle n'en est qu'à ses débuts en termes de ce qui peut être fait."
Fournir au pilote des informations contextuelles et une connaissance de la situation est un autre défi. «Nous avons fait des progrès avec des contrôles en temps réel comme l'équilibre», déclare Setu. "Le problème est que nous savons comment le faire, mais lorsque vous travaillez avec des capteurs du monde réel, toute légère déviation des capteurs arrêtera le système."
Le retour de vibration - comme celui que l'on trouve sur les manettes de jeu - est utile pour déterminer si vous touchez quelque chose ou non. Mais fournir au pilote des sensations supplémentaires qui ajoutent du contexte à ce que vit le robot comporte le risque de submerger le pilote d'informations inutiles.
Naturellement, plus vous construisez quelque chose, plus il devient lourd. La pression exercée sur une surface est la force divisée par la surface. Lorsque vous avez un système bipède comme une fourrure, la majeure partie de la masse est concentrée sur deux pattes. Cela crée un «effet en épingle à cheveux» où tout le poids est concentré dans une petite zone. «Si vous prenez une femme et que vous la concentrez entièrement sur un quart de pouce dans un talon aiguille, elle peut percer une bonne quantité de matière», dit Weissman.
Les Allemands ont été confrontés à un problème similaire dans le développement du char super-lourd Maus pendant la Seconde Guerre mondiale. Pesant 188 tonnes, il a bien réussi les tests sur béton armé, mais lors du premier essai sur le terrain, il s'est coincé dans le sol.
Un autre problème serait de faire marcher la fourrure. Le stabilisateur gyroscopique permet déjà aux machines comme les bateaux de croisière de s'auto-équilibrer. Néanmoins, l'acte de marcher est un processus très instable. Les gens marchent en faisant un pas en avant et en plaçant leur poids sur leurs jambes. Et plus l'objet est haut, plus l'équilibre est difficile.
Kuratas développé par Suidobashi Heavy Industry et Mark-2 développé par MegaBots, tous deux prétendaient être des “ Mechs ”. Bien qu'ils imitent tous les deux la forme humaine, les robots s'appuient sur le mouvement à roues au lieu du mouvement bipède. Un problème est qu'imiter la forme humaine - qui a un système bien réparti de poids et d'énergie - est un défi pour les ingénieurs.
Les moteurs de chaque articulation pourraient résoudre le problème, mais une telle solution nécessite des moteurs lourds pour soutenir le reste du corps. Les moteurs sont relativement lourds, donc beaucoup de poids sera concentré dans les articulations et il sera plus difficile pour la fourrure de maintenir l'équilibre.
La recherche sur les muscles pneumatiques progresse, mais deux seront nécessaires pour chaque articulation. «À partir des muscles pneumatiques, vous pouvez créer quelque chose avec cinq articulations», explique Setu. «Mais lorsque vous essayez de les assembler dans un système à deux pattes, tout va au diable en termes d'électronique, de routage et de câblage.
Nous avons déjà commencé la production de soufflets avec le prototype d'exosquelette Assist Suit AWN-03 d'ActiveLink. Cette combinaison de soutien est en cours de développement comme une solution à la pénurie de main-d'œuvre qui peut survenir avec une population vieillissante. Les chariots élévateurs et élévateurs ne conviennent pas à toutes les situations. «Il existe des champs isolés qui ne peuvent pas être mécanisés, et les travailleurs industriels devront encore transporter des objets lourds par eux-mêmes», déclare Hiromichi Fujimoto, président d'ActiveLink.
La prochaine étape de la combinaison d'assistance sera de réduire le poids et les coûts de production, puis de développer un modèle pour les travaux plus lourds. La nouvelle combinaison d'assistance pourra soulever des objets qu'une personne ne pourrait autrement pas soulever d'elle-même.
Un jour, nous aurons des exosquelettes pilotés par l'homme pour déplacer des charges et éventuellement des constructions lourdes. Mais les Mechs géants enjambant des bâtiments resteront toujours un matériau à succès. «Dans la fiction, tout est joli, mais en parlant de transport militaire pratique, vous ne voulez probablement pas qu'il soit grand», dit Weissman.
«Dans un sens, toute la technologie est déjà là», dit Setu. "Nous fabriquerons des robots humanoïdes si nous pouvons les utiliser." Seuls les écrivains de science-fiction se soucient d'avoir deux bras et deux jambes."
ILYA KHEL
