Disney développe un bras ultra performant pour ses parcs

Les laboratoires de recherche de Disney sont vraiment en train de dessiner le futur des parcs d’attraction. Dernier exemple en date : ce bras robot hyper léger et compliant, pour assurer à 100% la sécurité des personnes à proximité.

S’il y a bien un domaine de la recherche en robotique qui passionne des milliers de scientifiques c’est celui de la compliance. En robotique, la compliance est l’adaptation en permanence de l’effort exercé par un robot sur son environnement. Les roboticiens ont toujours cherché à fabriquer des bras robot toujours plus légers et flexibles afin de s’approcher du produit le plus sûr pour l’humain et le plus facile à mettre en oeuvre.

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Certains modèles s’appuient sur des actionneurs compliants, d’autres ont opté pour des muscles artificiels, ou encore des capteurs et des programmes qui évitent aux robots de casser des choses ou de sa casser lui-même. Cependant, la plupart de ces bras nécessitent énormément d’électronique et sont par conséquent volumineux et lourds.

Jusqu’à ce que les ingénieurs Disney mettent leur grain de sel

Les ingénieurs du laboratoire Disney Research en collaboration avec ceux de Carnegie Mellon, sont en train de mettre au point une nouvelle méthode pour obtenir un bras robot léger sans perdre sa vitesse d’exécution. Au lieu d’utiliser des moteurs standard, leur bras utilise ce que l’on appelle la transmission hydraulique. Les actionneurs antagonistes du bras sont reliés à des tuyaux remplis d’air ou d’eau qui, quand soumis à une force d’un côté, la transmettent à travers le fluide, à l’autre extrémité. L’avantage d’une tel mécanisme, est qu’il n’y a plus besoin de placer un actionneur pour chaque articulation, mais de faire courir ces tubes aux endroits que l’on souhaite pouvoir animer. Ainsi, les moteurs, contrôleurs et tous les autres élements électroniques peuvent être placés au niveau du torse du robot et alléger ainsi les extrémités, bras ou jambes.

Cette idée n’est pas récente. En effet des laboratoires de recherche utilisent déjà des muscles artificiels pneumatiques ou hydrauliques (spécialité des robots Boston Dynamics) ou à travers des câbles en acier. Mais ces techniques ont leurs limites. Avec des muscles pneumatiques ou à pompe hydraulique, on obtient une puissance et une vitesse satisfaisantes, certes, mais également des fuites régulières et des changements de valves et de tuyaux à prévoir. Avec les câbles, les problématiques sont toutes autres : d’abord, la difficulté à frayer un chemin aux câbles à l’intérieur du robot ; puis, leur usure, qui fait que ces derniers se détendent plus le temps passe. Dernier problème : les câbles ne sont pas à force réversible (quelques exception faite du Romeo d’Aldebaran Robotics et du bras robot WAM de la marque Barrett).

Les ingénieurs Disney John P. Whitney et Tianyao Chen ont contourné le problème en utilisant la transmission hydraulique. Dans cette vidéo, on peut voir comment en actionnant d’un côté un bras, une force est transmise à l’autre extrémité, à travers le fluide circulant dans les câbles. La pression à l’intérieur des câbles est de l’ordre de 100 à 160 psi, soit entre 7 et 11 bar. Le système ingénieux ne présente quasiment pas de frictions grâce notamment à l’utilisation de cylindres à diaphragme et l’utilisation d’un fluide incompressible comme l’eau et l’utilisateur peut quasiment ressentir le retour de force.

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En termes de performances du bras, ce dernier peut développer un moment de force de 4,5 Newton-mètre avec une amplitude de mouvement de 135 degrés et une masse de 120 grammes.

Il faudra attendre un peu avant l’arrivée de ce type de systèmes dans les parcs d’attraction Disney. Mais une chose est sûre : les futurs robots qui seront au contact du grand public et qui interagiront avec lui devront être équipés de cette technologie pour des questions de sécurité.

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En savoir plus sur le laboratoire Disney
Lire l’article scientifique « A Low-Friction Passive Fluid Transmission and Fluid-Tendon Soft Actuator »

Photos : Disney Research


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