Projets étudiants : du bras mécanique qui joue au babyfoot, aux robots volants et flexibles

Pour leur projet de semestre, des étudiants de différents laboratoires ont mis au point des dispositifs innovants et originaux. Au menu : un robot qui joue au babyfoot et des avions futuristes.

A première vue, le babyfoot situé au beau milieu du Laboratoire d’automatique n’a rien de très particulier. Qu’on ne s’y trompe pas. Au niveau de la défense, l’une des manettes est dotée d’un bras mécanique capable de propulser la balle dans le goal adverse, à une vitesse de 6 mètres par seconde. «C’est déjà suffisant pour surpasser un joueur moyen», fait remarquer le chercheur Christophe Salzmann, qui chapeaute le projet. Et ce n’est qu’un début. Le robot devrait à terme se révéler plus précis, plus rapide et plus stratégique que n’importe quel joueur.

Une caméra ultra-rapide pour détecter la balle
Elaboré de A à Z par plusieurs groupes d’étudiants, le bras robotisé dépend de deux ordinateurs : l’un chargé de contrôler le mouvement mécanique du bras, et l’autre de l’informer de la position de la balle. Afin de se placer correctement, le robot doit en effet avoir une idée précise de l’emplacement de la balle en temps réel.

Les étudiants ont donc remplacé le fond du babyfoot par un fond transparent. Ils ont ensuite placé au sol une caméra à haute vitesse, qui filme le plateau de jeu. «Grâce à des algorithmes de traitement d’image, nous pouvons analyser le déplacement de la balle en temps réel. Ces informations sont transmises à l’ordinateur qui contrôle le mouvement et le positionnement du bras», explique Martin Savary, étudiant en master ayant participé au projet.

«Nous avons encore quelques problèmes pour coordonner les deux processus, mais nous allons y travailler», renchérit Cyril Picard, un autre étudiant travaillant sur le robot. «Il s’agira par la suite dans tout condenser dans un seul ordinateur.»

Les défis d’un projet industriel
Pour l’heure, le robot ne peut pas effectuer de coups complexes, mais sa force de frappe est déjà redoutable. Christophe Salzmann se félicite des résultats obtenus. «C’est un très bon exercice pour les étudiants. Ils commandent les matériaux, assemblent le robot, le programment et développent des algorithmes. Le travail est comparable à n’importe quel projet industriel. Il faut parvenir à travailler en groupe, et il arrive que l’on se casse les dents», sourit-il.

Le but à atteindre : une partie par robot interposés
Le robot va continuer à être perfectionné par d’autres groupes d’étudiants, jusqu’à ce qu’il fonctionne parfaitement. «Potentiellement, l’ordinateur peut prendre en compte beaucoup plus de paramètres qu’un humain, et traiter l’information plus rapidement. Il pourrait analyser simultanément l’emplacement de tous les joueurs, ainsi que la trajectoire exacte de la balle, après qu’elle a ricoché sur les bords. Reste ensuite à le doter d’une stratégie», évoque Christophe Salzmann. Le chercheur se prend même à rêver : «A terme, on pourrait imaginer organiser des parties entre robots interposés».

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Une aile robotisée en matériaux flexibles
Lorsqu’ils planent dans les airs, les oiseaux changent constamment l’orientation et la forme de leurs ailes, afin de modifier leurs propriétés aérodynamiques. Rigides et dotés de moins de degrés de liberté, les robots traditionnels peinent à les imiter et à reproduire leur technique de vol.
Avec ses robots flexibles, le Laboratoire de robotique reconfigurable permet de mimer les volatiles de façon plus efficace. Etudiant en matériaux, Thomas Chenal a travaillé sur la construction d’une aile à la fois rigide et flexible.

L’atout majeur de ce nouveau type d’aile : elle peut s’adapter à son environnement en cours de vol, et ce sans recourir à des actionneurs électriques, comme l’aurait fait un robot standard.

Ici, les actionneurs sont remplacés par des alliages à mémoire de forme. C’est-à-dire des matériaux intelligents et flexibles, qui ont la particularité de pouvoir mémoriser une forme initiale, et d’y retourner après déformation, lorsqu’on les soumet à une température donnée.

Il suffit donc de chauffer localement l’aile, afin d’obtenir la forme souhaitée. Lorsque la structure se refroidit, elle se solidifie à nouveau. «Nous utilisons des générateurs embarqués pour chauffer les parties de l’aile que nous voulons voir bouger», explique Thomas Chenal.

Long de 15 centimètre, le prototype est déjà capable de se plier selon plusieurs directions différentes. Il n’est toutefois pas au point pour voler. «La forme n’est pas encore adaptée. Le contrôle du pliage de l’aile, notamment, doit être amélioré.»

Le projet ne s’arrêtera pas là. Thomas Chenal continuera à y travailler dans le cadre de son projet de master, qu’il effectuera à l’Université Purdue (Indiana).

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Un avion plus léger grâce à sa forme insolite

Au sein du Laboratoire de mécanique appliquée et d’analyse de fiabilité, les étudiants de niveau Bachelor ont créé un nouveau type de drone. D’une taille supérieure aux drones traditionnels, il est toutefois plus léger et tout aussi solide.

L’astuce utilisée par les étudiants consiste à répartir le poids sur tout l’appareil, au lieu de le concentrer au centre, comme sur les modèles traditionnels. «La structure de notre drone est assez spéciale. Il comporte une sorte de treillis entre les deux ailes, ce qui permet une meilleure répartition de la charge et un meilleur rendement structurel», explique Olivier Cornes, étudiant participant au projet.

D’une envergure de 4mètres pour 5 kilos au total, l’avion, fait de sagex et de fibres de carbone, comporte deux hélices et plusieurs petits moteurs. Télécommandé depuis le sol, il a effectué avec succès son premier vol au début de l’été. (voir vidéo).

«Nous possédons maintenant des mesures de vol précises. La prochaine étape consiste à le doter de capteurs, afin d’améliorer la manœuvrabilité».

 

Texte: Laure-Anne Pessina