La robotique spatiale du futur.

En tant que passionné de spatial et de robotique,  je me devais de parler de l’union de ces deux disciplines. Aujourd’hui l’exploration du système solaire est en intégralité menée par des sondes, des landers ou des rovers. L’humanité dans son ensemble dirige en ce moment même 17 missions robotisées dans l’espace. La plus lointaine est la sonde Voyager 1 qui a atteint les limites du système solaire (à plus de 18 milliards de km de la Terre). La plus rapide (qui est aussi la création humaine ayant atteint la plus grande vitesse) est la sonde d’observation du soleil Helios 2 qui a atteint 70 km/s (252.000 km/h) en 1976. Le rover Curiosity de la NASA est l’engin roulant le plus lourd jamais envoyé sur un autre corps du système solaire (on reparlera de cette fantastique mission prochainement). Mais pour cet article, je vais parler des robots encore à l’état de prototype ou de projet. Les premiers, ceux présents dans la vidéo ci-dessus, sont construits par le DLR (l’agence spatiale allemande). Le robot hexapode que l’on voit en premier se nomme DLR Crawler. Il a été développé pour des missions d’exploration planétaire (par exemple sur Mars) et présente plusieurs avantages: il n’a pas besoin de « chemin » dégagé puisqu’il est capable de grimper sur les rochers et de se faufiler entre les obstacles grâce aux différentes postures qu’il peut prendre. De plus il est conçu pour pouvoir continuer à avancer même avec la perte de plusieurs pattes.

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Le second robot de la vidéo porte le doux nom de Rollin’ Justin. L’objectif principal de Justin est d’aider les astronautes dans les stations spatiales ou les vaisseaux d’exploration. Pour cela il a été conçu dès le début comme un robot collaboratif c’est à dire que ses systèmes sont élaborés dans le but de ne présenter aucun dangers pour les humains qui se trouvent à côté de lui. Ses mains préhensiles lui permettent de manipuler les outils utiles pour l’entretien et la réparation des structures spatiales. Il sera d’abord utilisé via un contrôle à distance, depuis la Terre ou depuis une station, mais il est envisagé de le doter d’une plus grande autonomie dans le futur pour qu’il puisse réaliser ces tâches le plus possible sans aide humaine. Des vidéos de ses exploits sont visibles ici et ici. D’autres robots sont développés par le DLR comme le bras résistant aux chocs que l’on peut voir à la fin de la vidéo. Des jambes qui pourraient être adaptées sur Justin ont aussi été développées (vidéo ici).

Dans le même genre il y a le Robonaut 2 (R2) de la NASA, le premier robot humanoïde lancé dans l’espace. Il commence à peine ses tests et devrait permettre de mieux maîtriser l’utilisation de tels systèmes dans un environnement sans gravité. La vidéo ci-dessus montre un autre robot semblable à R2: il s’agit de AILA, conçu en Allemagne, notamment par l’université de Brême. On le voit ici utiliser sa dextérité pour manipuler un tableau de contrôle similaire à ceux que l’on peut trouver dans l’ISS. Ce robot, comme Justin et R2, est d’abord utilisé de manière téléopéré. Il est vrai que ces projets d’assistance à l’homme en milieu spatial ont le vent en poupe en ce moment (les russes développent aussi leur robot assistant S-400) mais plusieurs chercheurs imaginent ce à quoi pourrait ressembler les successeurs de Curiosity. On a vu le Crawler mais ce n’est pas le seul, par exemple le Space Climber (photo ci-dessous), d’un style proche, peut aussi nous donner une idée de ces futurs robots. Récemment, des chercheurs de Stanford et du JPL ont proposés des robots « sauteurs » en forme de boule. Ils seraient adaptés, du fait de leur faible gravité, à l’exploration d’astéroïdes ou de satellites comme Phobos, une des lunes de Mars. Dans tous les cas, il semble probable que dans un futur pas très lointain les robots d’explorations évoluerons vers des formes différentes qui peuvent paraître relever aujourd’hui encore de la science-fiction. Et pour rêver un peu, en cadeau, je vous propose de regarder cette magnifique vidéo qui illustre un ancien projet de la NASA désormais arrêté.

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Les drones de combat, l’avenir des forces aériennes ?

La question mérite d’être posée: le nombre croissant de drones, y compris armés, va-t-il remettre en cause l’intérêt des avions de chasses pilotés ? Le drone X-47B, filmé ci-dessus pour son premier décollage en simulation de catapultage depuis un porte-avions, présente déjà un degré d’évolution suffisamment élevé pour remplacer plusieurs missions auparavant attribuées à des avions habités. Son premier vol a eu lieu en février 2011 et l’engin est le résultat d’un programme commencé en 2000 par la DARPA et poursuivi par l’US Navy depuis 2006. Ce drone de combat (en anglais UCAV : Unmanned Combat Air Vehicle) est destiné à des missions menées depuis les porte-avions de la Navy pour du renseignement, de la guerre électronique mais surtout des frappes en profondeur rendues possibles grâce à la furtivité de cette aile-volante et à sa soute pouvant contenir 2 tonnes d’armements. Le X-47B est construit par l’entreprise Northrop Grumman déjà experte dans ce genre d’aéronef puisqu’elle est à l’origine du bombardier B-2 Spirit. Les premières manœuvres sur porte-avions ont eu lieu en novembre dernier et le premier décollage devrait survenir cette année. Il n’y a pas encore à ce jour de date précise pour une éventuelle mise en service au sein de la Navy.

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Boeing possède aussi son propre programme de drone de combat, bien que non soutenu par l’armée US, il permet à l’entreprise de rester dans la course pour un potentiel futur gigantesque contrat. Ce drone, nommé Phantom Ray, est très semblable au X-47B bien qu’il ne soit pas destiné à une utilisation depuis un porte-avions. Son premier vol a eu lieu en avril 2011 (en vidéo ici). Sa vitesse de croisière est a mach 0.8 (celle du X-47B est a mach 0.45). L’autre grand géant de la défense US, Lockheed Martin, a lui aussi développé son drone de combat furtif mais de manière secrète jusqu’à ce qu’une photo soit publiée par un blog français (!). Ce drone, le RQ-170 Sentinel (photo en fin d’article), a défrayé la chronique en décembre 2011 puisque c’est lui qui a été capturé par l’armée iranienne lors d’un survol non autorisé. On sait très peu de chose sur l’engin, mis a part qu’une vingtaine auraient été construits et qu’un de ces drones aurait été utilisé lors de l’opération US visant à capturer/tuer Oussama Ben Laden au Pakistan.

Des efforts semblables sont entrepris en europe via deux programmes : le nEUROn (en vidéo lors de son premier vol le 1 décembre 2012), mené par Dassault Aviation et le Taranis du britannique BAe Systems qui devrait faire son premier vol cette année. Ces drones ne sont pour l’instant que des démonstrateurs technologiques destinés à préparer la relève des flottes aériennes européenne (rafale, eurofighter, gripen). Le nEUROn sera testé dans des configurations de combat prochainement (détection, la localisation, et la reconnaissance autonome de cibles au sol sans être détecté, la séparation d’un armement air-sol à partir d’une soute interne …). Les russes possède aussi leur propre programme bien que leur retard soit conséquent dans ce domaine ( les russes achètes en parti leur drones aux israéliens). Leur drone, le MiG Skat, est en développement depuis au moins 2007 et n’a toujours pas réalisé son premier vol. Les chinois aussi mènent des projets dans ce domaine (comme le WZ-2000) bien qu’il soit plus difficile de savoir exactement leur état d’avancement. Il est sûrement prématuré de parler aujourd’hui de la fin des avions de chasse classiques mais la proportion de drones dans les armées de l’air modernes est certainement vouée à augmenter dans les futures années.

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Quand les robots s’inspirent des animaux.

Aujourd’hui de nombreux robots sont développés en prenant comme modèle des animaux, le robot présent dans la vidéo ci-dessus, ACM-R5, est un exemple impressionnant de ce que les roboticiens arrivent à accomplir de nos jours. Ce robot conçu par l’entreprise japonaise Hibot s’inspire du serpent marin pour optimiser sa nage. Doté d’une succession de modules possédants chacun des petites roues et d’une caméra sans fil dans la « tête », ce robot-serpent est destiné à l’inspection des infrastructures sous-marines (câbles, pipeline …) ainsi qu’aux opérations de secours après un naufrage, un tsunami …

La vidéo ci-dessus montre un autre robot très avancé, le Nano Hummingbird, qui lui s’inspire du colibri. Il est développé par la société américaine AeroVironment qui construit déjà de nombreux drones. C’est un projet mené pour le compte de l’agence de recherche militaire DARPA (encore) avec l’objectif de créer un parfait petit espion pour les missions de l’armée US, notamment en milieu urbain puisqu’il peut se mouvoir aussi bien en intérieur qu’en extérieur. Il possède une petite caméra qui envoie un flux vidéo en live et est capable d’atteindre quasiment la vitesse de 18 km/h. Le contrat initial pour le développement de ce robot s’est conclu avec succès en 2011 avec la réalisations des charges demandées par la DARPA (pour voir la vidéo finale c’est ici).

Pour continuer je parlerais d’un robot-cafard, velociRoACH, développé par le Biomimetic Millisystems Lab à Berkeley. C’est un robot de 10 cm de long capable d’atteindre la vitesse de 2.7 m/s grâce à ses 6 pattes et à sa structure rectangulaire dorsale qui lui permet de se stabiliser. Pour le moment ce robot est juste un projet de recherche mais des applications à moyen terme son envisagées dans le domaine militaire (comme souvent pour la robotique), dans le domaine du secourisme après une catastrophe naturelle ou un incendie par exemple. De nombreux autres projets existent dans le monde comme le robot Stickybot, de l’université Stanford, qui s’inspire du Gecko et de ses doigts adhésifs pour pouvoir grimper sur n’importe qu’elle surface(une vidéo ici). On peut aussi citer le RoboBee de l’université Harvard (photo ci-dessous et vidéo ici). Ce robot-abeille est en développement depuis de nombreuses années et les chercheurs rencontrent quelques problèmes avec la miniaturisation de ses composants ainsi qu’avec la source d’énergie utilisée pour ses vols. A terme, il est envisagé d’utiliser ces robots en essaim pour diverse applications.

Robobee

Les robots de Boston Dynamics

Pour ce premier post traitant de la robotique je souhaitais commencer avec les robots construits par une petite entreprise américaine basée à Boston : Boston Dynamics. Pourquoi s’intéresser particulièrement à celle-ci ? Simplement parce que les robots construits par cette société crée par des anciens chercheurs du prestigieux MIT sont probablement parmi les plus avancés au monde. Fondée en 1992 par Marc Raibert, Boston Dynamics travaille aujourd’hui principalement avec l’armée américaine et notamment l’agence de recherche militaire DARPA. L’une des principales caractéristique de leurs machines est de s’inspirer fortement des créatures du monde animal. Je ne parlerais pas dans ce post des robots humanoïdes bien que dans ce domaine aussi leurs performances sont incroyables. Ils feront l’objet d’un post à part.

LS3

Le premier robot est le LS3 (image d’artiste ci-dessus). C’est ce robot qui est présent dans la première vidéo de ce post. L’objectif de LS3 est de servir de mule pour les soldats américains en mission avec la capacité de porter jusqu’à 180kg de matériel sur une distance de plus de 32 km à une vitesse maximale de 11km/h sur terrain plat. Ce robot possédera une certaine autonomie puisqu’il sera capable de suivre sans intervention humaine un soldat de l’escouade (dans la vidéo le robot n’est pas commandé à distance, il évite lui même les obstacles). Les tests en conditions réelles sont en cours et continuerons cette année et une version quasi définitive devrait être livrée aux corps des Marines en 2014.

Le robot suivant (vidéo ci-dessus) se nomme Cheetah (Guépard en français) et est encore soutenu par la DARPA. Son objectif est de courir le plus vite possible (on imagine que ce genre de robot pourra être utilisé pour des missions de type renseignement ou sauvetage) et le moins que l’on puisse dire c’est ce robot est plutôt bon dans ce domaine. En effet, en août 2012, Cheetah a reussi à atteindre la vitesse de 45.06 km/h soit le record pour un robot à pattes. Pour avoir une idée de la performance, l’humain le plus rapide au monde, Usain Bolt, a été battu par ce robot puisqu’il n’a réussi à atteindre « seulement que » 44,72 km/h. Une version plus grande et pouvant se déplacer en environnement extérieur de manière libre est en développement. Ce robot, nommé Wildcat, devrait être testé début 2013 (voir l’image ci-dessous).

wildcat

Pour finir je parlerais rapidement du robot SandFlea (vidéo ci-dessous) capable d’effectuer des sauts de plus de 9 mètres. Il est développé pour l’US Army et pourra être utilisé pour des missions dans des environnements urbains de type renseignement, infiltration ou secours. De plus il est capable de réaliser jusqu’à 25 sauts avec une seule charge (capsule de CO2).