Vous êtes vous déjà demandé comment serait la vie sur une autre planète ? Ou s’il est possible d’y trouver des ressources pour la Terre ?
Vous n’êtes pas les seuls à vous poser ces questions. L’humanité se passionne depuis longtemps pour le sujet. La clé c’est l’innovation technique. La créativité et le génie inventif permettent toujours de trouver de nouvelles solutions pour fournir des réponses. Cependant, que ce soit pour une mission dans l’espace ou pour des structures d’essai : le matériel est soumis à des contraintes énormes. Dans ce cas, notre technique des profilés est toujours là pour rendre service – grâce à un maximum de stabilité, un poids réduit et une flexibilité sans faille. Le blog item a ailleurs déjà mis en valeur plusieurs projets liés à l’espace. Nous avons notamment évoqué la sonde Jupiter JUICE ainsi que deux projets d’étudiants de l’école polytechnique ETH Zurich : à savoir une fusée hybride pour l’apesanteur et le robot CHIRON. L’ETH Zurich est considérée comme la meilleure faculté en Europe continentale et encourage les innovations. Le robot spatial SpaceHopper fait partie de ces trouvailles : il a été spécialement développé pour explorer des corps célestes à basse (faible) gravité. Les étudiants ont fait appel à nos profilés aluminium issus du système de construction modulaire item pour deux structures d’essai.
Une idée – des possibilités sans limite
Flexibilité, robustesse et qualité supérieure : Depuis plus de 40 ans, le système de construction modulaire item est la meilleure solution pour relever tous les défis dans le domaine de la construction de machines et des équipements de production.
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Un projet d’étudiants pour développer un nouveau mode de déplacement sur les astéroïdes
Le SpaceHopper est un projet phare de l’ETH Zurich : Il s’agit donc d’un projet réalisé au cours des deux derniers semestres des études de bachelor. Les étudiants peuvent ainsi mettre en pratique leurs connaissances théoriques et acquérir une expérience précieuse pour le monde professionnel. Cela donne souvent lieu aussi à des mémoires de fin d’études. Dans le cadre de leur faculté, les dix membres de l’équipe SpaceHopper bénéficient de plus du soutien du laboratoire Robotic Systems Lab réputé. L’accent sur la faible gravité était imposé, mais les étudiants avaient le libre choix de l’objectif de la mission. Ils ont sciemment visé le plus haut possible.
L’équipe a donc abordé un terrain inconnu et a développé le SpaceHopper – un robot spatial qui se déplace en bondissant .
« La lune, par exemple, dispose d’un sixième de la gravité terrestre. Cependant, nous visions des corps célestes avec une gravité encore beaucoup plus faible, donc des astéroïdes. Le principal objectif est l’astéroïde Cérès. Il présente une gravité égale à environ 3 % de la gravité terrestre », déclare Elena Krasnova. Elle est déjà diplômée de l’ETH Zurich, et après la fin de ses études, elle prend sur son temps libre pour gérer le projet avec les autres membres de l’équipe. Une incitation supplémentaire : en raison de leur gravité, les astéroïdes ont été peu étudiés. Notamment Cérès est un cas particulièrement difficile : Des roues ? Avec cette gravité, on ne peut ni avancer ni reculer. Voler ? Sans atmosphère, ce n’est pas possible. L’équipe a donc abordé un terrain inconnu et a développé le SpaceHopper – un robot spatial qui se déplace en bondissant. Il est donc facile à utiliser sur des astéroïdes pour effectuer des mesures ou pour prélever des échantillons.
Le robot spatial SpaceHopper n’a rien à envier à un chat
Les trois jambes du SpaceHopper allient stabilité et efficacité. Au total, le robot ne pèse que 5 kg. Chaque jambe pèse 1 kg et est entraînée par trois moteurs : Deux se trouvent dans le corps, et le troisième étant placé au niveau de la cuisse. Pour les rebonds, un réducteur différentiel, placé à la hanche du robot spatial, entre en jeu : en combinant les moteurs dans le corps, le robot pourrait sauter jusqu’à une hauteur de 6 mètres sur l’astéroïde Cérès. Ça vous rappelle peut-être quelque chose ? Son agilité ne fait pas penser à un chat par hasard : un félin saute en l’air et tourne sur lui-même en chute libre pour retomber exactement sur ses quatre pattes. Le SpaceHopper, à peu près de la taille d’un chat, a « copié » sur lui. Il exploite astucieusement le poids et le déséquilibre de ses jambes pour toujours retomber sur ses pieds.
Avec la structure d’essai sur base de produits item, le robot saute jusqu’à une hauteur d’environ 70 cm. Ça ne paraît pas très impressionnant, mais sur Cérès, cela correspond à 5 à 6 m .
Il serait fastidieux de programmer le robot manuellement pour ces mouvements. C’est donc une intelligence artificielle (IA) qui se charge de la commande. L’IA apprend dans un environnement simulé comment le robot doit déplacer ses jambes au mieux pour obtenir une réception en douceur. Mais comment simuler sur la Terre les conditions qui règnent sur Cérès ? C’est l’à qu’intervient le système de construction modulaire item. Nos profilés aluminium sont placés dans une structure en forme de T. « En haut, un câble est guidé sur des rouleaux. D’un côté, on peut accrocher un poids de 4 kg, et de l’autre côté, on fixe le robot. Grâce au contrepoids, le robot peut sauter jusqu’à environ 70 cm », explique Elena Krasnova. Sans la structure d’essai signée item, le robot pourrait seulement se redresser, malgré ses moteurs. Une hauteur de 70 cm paraît peu spectaculaire, mais sur Cérès, cela correspond à 5 à 6 m.
La technique des profilés item à la base d’expériences édifiantes
Une autre structure d’essai permet de simuler la phase de vol du robot spatial. Il peut tourner librement dans les trois directions spatiales. La structure appelée « Gimbal » s’inspire d’un dispositif d’accrochage de caméra du même nom. Le tout se présente un peu comme ceci : Le SpaceHopper se trouve au milieu de la construction composée de trois cadres imbriqués. On peut ainsi tester comment le robot doit « remuer » pour effectuer un tour complet pour la réception. De tels essais sont riches en enseignements pour le travail de recherche et de développement de l’équipe. Etant donné que les deux cadres intérieurs doivent être particulièrement légers, ils sont réalisés en carbone. Le cadre extérieur sert à supporter l’ensemble de la construction et à stabiliser les cadres intérieurs.
Nous avons dû démonter et remonter le dispositif à plusieurs reprises. C’est bien utile de savoir que six vis suffisent à fixer un bâti tout entier .
Encore une fois, notre technique des profilés a permis de relever le défi : « Les assemblages nous facilitent la vie. Nous avons présenté les dispositifs sur de nombreux salons et expositions. Nous avons donc dû les démonter et remonter à plusieurs reprises. Cela nous a bien aidé que six vis suffisent pour fixer pratiquement un bâti tout entier », souligne Elena Krasnova. Pour des raisons d’encombrement, l’équipe du SpaceHopper était ultérieurement amenée à combiner les deux structures. Grâce à la modularité de nos profilés, cette tâche était vite accomplie aussi. Encore un avantage : « Les fixations rapides étaient parfaites pour régler rapidement la hauteur ou ajuster la longueur des profilés. Nous avons pu tester toutes les options », ajoute Elena Krasnova. C’étaient donc les meilleures conditions pour préparer les prochains pas, ou plutôt bonds, du SpaceHopper. Bientôt, l’équipe pourra saisir l’opportunité incroyable de tester le robot spatial en apesanteur lors de trois vols paraboliques. Nous sommes heureux d’avoir pu contribuer au succès de l’équipe et lui souhaitons bonne chance !
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