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CHIRON : Un robot de chantier prêt pour des missions spatiales

Comment la robotique la plus moderne peut ouvrir de nouvelles possibilités à l’humanité.

Les robots sont déjà bien implantés dans de nombreux domaines. L’industrie automobile en est un parfait exemple. Ce n’est par contre pas encore le cas dans le bâtiment. Et pourtant, ce secteur pourrait bien profiter de collaborateurs robotisés pour réduire le risque élevé d’accidents du travail sur les chantiers. Rien qu’en Allemagne, 88 accidents mortels se sont produits en 2018 selon les rapports de l’association professionnelle du secteur de la construction. Les étudiants de la ETH Zurich et de la ZHAW Winterthur, à l’origine du robot de chantier autonome CHIRON, ont décidé d’agir contre ces risques. Ce nom n’a pas été choisi par hasard : Chiron est un personnage de la mythologie grecque – un être hybride moitié cheval moitié homme. Le CHIRON d’aujourd’hui se compose d’un bras robotisé hydraulique avec six degrés de liberté monté sur une structure de base réalisée sur la base du système modulaire MB de item. Sa technologie innovante fait de CHIRON un robot très intéressant aussi pour de futures missions spatiales.

La présentation du projet à l’ETH de Zurich a suscité un grand intérêt.

Se dépasser ensemble en équipe

L’équipe à l’origine de CHIRON compte 13 membres : huit étudiants en mécanique, deux étudiants en électrotechnique et trois étudiants en technique des systèmes. Pour les étudiants de la ZHAW, CHIRON est un projet mené dans le cadre de leur travail de bachelor, pour ceux de l’ETH, il s’agit d’un projet de spécialisation. Ce projet a lieu au cours de la dernière année des études de bachelor et permet la mise en pratique des savoirs théoriques acquis au cours de ces études. Mais tous vont ensuite intégrer ce robot de chantier dans leur thèse de fin d’études. Il est bien connu que tous les débuts sont difficiles : « Les premières semaines ont été un vrai challenge. Nous avons conçu quelque chose d’entièrement nouveau, ce que personne ne peut vous apprendre », a déclaré Peter Zhang. Il étudie la construction mécanique et fait partie de l’équipe qui a conçu le bras du robot. Ce bras est en mesure de lever dynamiquement 30 kg vers l’avant pour un poids propre de seulement 74 kg. Des bras robotisés comparables sont en général quatre à cinq fois plus lourds.

L’ETH travaille très souvent avec les profilés de item. Tout peut être modifié ou complété très facilement, ce qui est un grand avantage.

Il peut recevoir différents outils, il suffit d’adapter le logiciel. Les membres de l’équipe ont ainsi déjà développé un outil de projection de plâtre, pompe incluse, et une application spéciale. Le robot est ainsi en mesure de se déplacer le long d’un mur en projetant le plâtre. La motorisation prévue à l’origine a été abandonnée par manque de temps. La solution actuelle est modulaire, avec quatre roues. « L’ETH travaille très souvent avec les profilés de item. C’est pourquoi nous avons fait appel à item. Nous pouvons ainsi réagir de manière rapide et flexible. Nous en avons fait l’expérience directement au cours du projet : tout peut être modifié ou complété très facilement, ce qui est un grand avantage » souligne Peter. L’équipe a en plus intégré une paroi de protection de item. Elle assure la protection contre les outils montés sur le robot comme par exemple une tronçonneuse et elle évite toute projection dans le cas d’un défaut de fonctionnement de l’hydraulique du bras robotisé.

Les robots de chantier seront essentiels sur la Lune aussi

Mais l’utilisation des robots ne se limite pas aux chantiers. L’équipe a pu montrer, lors d’une démonstration spectaculaire, ce que l’avenir pourrait réserver à CHIRON : Le salon IGLUNA a eu lieu du 17 juin au 3 juillet dans le palais de glace du Matterhorn glacier paradise à Zermatt. Invitées par le Swiss Space Center et l’Agence Spatiale Européenne (ESA), 20 équipes d’étudiants de neuf pays européens se sont retrouvées à ce salon. Toutes étaient venues avec leurs inventions innovantes pour les présenter et définir comment elles pourraient permettre la vie d’hommes sur la lune. Cet qui pouvait être de la science-fiction il y a encore quelques années se précise au vu des effets  de plus en plus visibles de la destruction de notre environnement.

Notre projet devait faire la démonstration qu’il est possible d’envoyer un robot sur la lune pour construire une structure capable d’offrir un habitat sûr.

Dans ce glacier, à une altitude de 3883 mètres et 15 mètres sous la surface, les conditions sont similaires aux conditions extrêmes que l’on pourrait rencontrer sous la surface de la lune. La température y est constante, de -4° centigrades. Il faut donc beaucoup d’inventivité pour tirer le meilleur de ces conditions inhospitalières. La gamme des applications présentées va de projets architecturaux pour un habitat lunaire, en passant par des idées pour une production alimentaire efficace, jusqu’à une intelligence artificielle qui s’adapterait aux préférences des astronautes.CHIRON, qui avait été équipé spécialement d’une tronçonneuse, a pu faire la preuve de toutes ses capacités lors de cet événement : « Notre projet devait faire la démonstration qu’il est possible d’envoyer un robot sur la lune pour construire une structure capable d’offrir un habitat sûr. L’objectif concret pour CHIRON était de découper des blocs de glace à l’aide de la tronçonneuse et de les assembler pour construire des murs de glace », rapporte Peter.

CHIRON fait bouger les choses

Actuellement, CHIRON n’est pas encore un robot autonome. Il est commandé par l’homme par l’intermédiaire d’une interface sur PC, qui offre deux options. Il est d’une part possible de commander des articulations individuelles pour actionner le bras robotisé. Et, d’autre part, il est possible de définir une trajectoire que le robot devra parcourir. Il calcule alors lui-même le mouvement de ses différentes articulations. Ceci est par exemple le cas pour la projection de plâtre décrite plus haut. Il est cependant prévu de développer CHIRON pour en faire un robot de chantier autonome. L’équipe développe actuellement un logiciel qui lui permettra de reconnaître des pierres, de les saisir et de les assembler en une structure, sans intervention humaine. CHIRON a été une véritable réussite pour l’avenir professionnel des étudiants : « Nous avons pu appliquer une grande partie de ce que nous avions appris lors de nos études. Et cette expérience pratique vaut de l’or », nous a confirmé Peter.

Ce qui peut sembler de la science-fiction est devenu réalité grâce à CHIRON.