Archives de la catégorie ‘robotique’

Une truffe de labrador imprimée en 3D permet de mieux détecter les explosifs

Publié: 20 décembre 2016 dans Contre-terrorisme, Electronique de défense, Non classé, robotique
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Le biomimétisme (pour faire simple, l’inspiration du vivant pour tirer parti des solutions et inventions produites par la nature) n’a décidément pas fini de nous étonner. On connaissait déjà les « winglets » des avions inspirées des rémiges des rapaces, le fantassin-gecko (voir cet article), ou encore la gourde « magique » inspirée de la carapace du scarabée de Namibie. Voici maintenant la truffe artificielle pour la détection d’explosifs et de stupéfiants.

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Des chercheurs de l’institut américain NIST (National Institute for Standards & Technology) en collaboration avec la FDA et le MIT se sont ainsi inspiré de la truffe du labrador, qu’ils ont recréée en 3D. Anecdotique ? Pas vraiment. Car les chiens ont une capacité remarquable de détection olfactive. Evidemment sans commune mesure avec l’olfaction humaine, la capacité de détection d’un chien est remarquable : sa sensibilité est comparable aux meilleurs détecteurs industriels, mais elle est surtout instantanée alors qu’un détecteur artificiel doit réaliser la collecte d’échantillons, le traitement du signal, son analyse, sur plusieurs cycles. L’odorat du chien permet ainsi de détecter des traces de nitroglycérine présentes à un rapport de concentration de 0.5 ppb (partie par milliard) soit 0.5 microgrammes par litre !

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La question était de savoir si cette détection était uniquement due à une caractéristique des quelques 300 millions de cellules olfactives du chien, ou si la forme de la truffe en elle-même participait à cette performance. Les chercheurs ont ainsi montré que l’efficacité de la détection résidait dans le fait que le chien est un détecteur actif de substances : c’est un « analyseur aérodynamique » qui fait entrer l’air par des petites inspirations et expirations très rapides ; la géométrie de la truffe génère alors des turbulences aérodynamiques qui optimisent la détection des substances par les cellules olfactives. Cela peut être observé dans un dispositif appelé chambre de Schlieren, et qui permet de visualiser les flux d’air et leur évolution.

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Par rapport à une simple inhalation, le mécanisme de « reniflement rapide » est ainsi 4 fois plus efficace. Les chercheurs ont donc réalisé des impressions 3D (sur une gamme d’imprimantes différentes) de « truffes artificielles » modélisées à partir d’un labrador de type « golden retriever ».

Ils ont ensuite équipé un détecteur d’explosif de type robot renifleur de cette truffe artificielle. Et les résultats sont édifiants. Avec une stratégie de reniflement inspirée de celle du chien (des inhalations et expirations rapides), le détecteur, à 4cm de la source, est 16 fois plus efficace que le détecteur « nu » et jusqu’à 18 fois plus efficace à 20cm de la source.

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La vidéo ci-après permet de bien visualiser le flux d’air à l’entrée des « narines ».

Evidemment, les chercheurs n’ont pas dans l’idée de doter les robots de nez artificiels de labradors. Mais cette découverte peut permettre d’orienter les futurs développements de robots détecteurs, à la fois en termes de géométrie du capteur que de stratégie de direction des flux d’air. Car un robot détecteur se fatigue moins qu’un chien renifleur, et surtout ne nécessite pas une longue période de dressage. A défaut de vous rapporter votre journal…

DroneTracker : Un dôme virtuel de protection anti-drones… et quelques idées loufoques

Publié: 9 décembre 2016 dans Aéronautique, C4ISR et CMI, Contre-terrorisme, Electronique de défense, Non classé, robotique
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Dans le domaine de la lutte anti-drones, il y a autant de stratégies que d’acteurs, et cela va de l’utilisation d’oiseaux de proie dressés à leur interception (si,si), à l’envoi de drones chasseurs de drones, en passant par l’utilisation d’armes à énergie dirigée (voire l’utilisation de carabines). Avec un effet recherché constant : capturer ou faire chuter le drone, ce qui pose de nombreux problèmes notamment en cas de survol de zones habitées.

Dans cette course à l’armement, l’allemand Deutsche Telekom et son partenaire DeDrone ont adopté une stratégie qui peut faire penser à l’Iron Dome de défense antimissile israelien: constituer un dôme virtuel de protection, appelé Magenta Drone Protection Shield, implémentant une panoplie de contre-mesures anti-drones allant du plus anodin au plus critique.

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Dans un premier temps, l’objectif est de détecter et d’identifier un drone pénétrant dans l’espace aérien sensible. En soi, c’est déjà une tâche complexe. Elle nécessite une combinaison de capteurs ; en l’occurrence des caméras dans le visible et l’infrarouge, des scanners de fréquence (conçus par Rhode & Schwartz), des réseaux de microphones – y compris dans le spectre ultrasonique (construits par Squarehead), des radars (Robin).

De la même manière qu’un sonar (ou un logiciel antivirus), chaque drone se voit ainsi attribuer une « signature » caractéristique, constituée d’une combinaison de ces détections. Cette signature unique, baptisée « DroneDNA » par la société, est hébergée sur un serveur Cloud,  et permet non seulement la détection, mais surtout l’identification du drone et de ses caractéristiques par un système de reconnaissance et de classification automatique. Inutile de le préciser : le système discrimine évidemment entre un drone, un oiseau ou un hélicoptère…

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Une fois le drone identifié vient le temps des contre-mesures. Au-delà des actions classiques (aveuglement par laser, ou brouillage des fréquences qui sont des solutions éprouvées), DroneTracker implémente également une panoplie d’actions plus… ésotériques. Pour l’instant, en analysant la solution, il semble que ces contre-mesures soient déléguées à des systèmes tiers, mais deux d’entre elles ont retenu mon attention.

La première, c’est l’émission d’un signal de type EMP courte portée dirigé. Pour mémoire, l’EMP (ElectroMagnetic Pulse – IEM en français) est une émission d’ondes électromagnétiques brève (pulse) et de très forte intensité qui peut détruire de nombreux appareils électriques et électroniques et brouiller les communications. L’effet EMP (ou effet Compton) a été observé pour la première fois lors des essais nucléaires menés par les Etats-Unis dans l’espace en 1962, et baptisés Starfish Prime (photo ci-après). Lors de l’explosion d’une bombe de 1,44 mégatonnes à 400km d’altitude, 300 lampadaires d’Hawaï ont été éteints (ils se situaient à plus de 1400 km), les alarmes des maisons et des véhicules ont été déclenchées, les systèmes avioniques ont été endommagés, et les réseaux de communication neutralisés.

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Utiliser une impulsion EMP pour neutraliser un drone n’est donc pas véritablement anodin (il faut espérer qu’aucun hélicoptère ne se trouvera dans les parages). Mais les armes à énergie dirigée de type EMP existent bien, et dans un prochain article, nous ferons un focus sur celles-ci. Reste ensuite à examiner si leur emploi (soumis de toutes façons à autorisation) est bien adapté à une telle situation. Sans parler des risques occasionnés par la chute de l’objet.

Mais les concepteurs ont imaginé un autre mode d’action : le déni d’image en connectant un système domotique au DroneTracker. Faisons simple : pour ne pas prendre d’image ou de vidéo, il suffit (d’après les concepteurs) de fermer automatiquement… les fenêtres, les volets, les portes. Ce qu’on pourrait appeler une fausse bonne idée. Imaginons comment des pirates pourraient ainsi s’amuser à faire voler des drones près des installations ciblées aux seules fins de perturber le fonctionnement des portes et des fenêtres.

Un mode d’action qui peut d’ailleurs aller plus loin : des hackers ont ainsi réussi à pirater des ampoules connectées à l’aide d’un drone.  Bon, il s’agissait de chercheurs de l’institut Weizmann qui faisaient une expérience sur les vulnérabilités de l’Internet des objets. En l’occurrence, le drone a été envoyé près d’un immeuble dans lequel se trouvaient des ampoules connectées Philips Hue.

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En exploitant une vulnérabilité du logiciel de ces ampoules (car, on ne le répétera jamais assez, les objets connectés sont plus vulnérables, et moins régulièrement mis à jour d’un ordinateur classique), ils ont injecté un programme malicieux (malware) dans une première ampoule. Le malware a été ensuite transmis par la première ampoule aux ampoules adjacentes, créant ainsi un réseau qui a pu être contrôlé à distance par les hackers. En ce cas, la vulnérabilité était davantage dans les standards utilisés pour la connexion des objets que dans le firmware de l’objet lui-même. La vidéo ci-dessous est assez impressionnante, d’autant que le coût d’une telle attaque est de quelques centaines d’euros.

La course aux armements entre systèmes de drones et systèmes anti-drones est donc en train de s’enrichir d’un troisième acteur : l’internet des objets qui peut à la fois constituer un effecteur… et une cible.

AXONE : une intelligence artificielle bioinspirée sur une puce

Publié: 24 novembre 2016 dans C4ISR et CMI, Informatique et IA, Non classé, Optronique, robotique
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Vous êtes quelques-uns à reprocher (gentiment) à ce blog une certaine orientation vers la recherche américaine. Ce n’est pas une volonté, mais une conséquence (1) des conséquents budgets américains en termes de R&D de défense et (2) d’une maîtrise certaine de la communication par nos voisins outre-Atlantique (les amenant d’ailleurs parfois à communiquer avec un certain talent des programmes politiques n’ayant pas grand-chose à voir avec la réalité, je dis ça comme ça….).

Une fois par an, la DGA organise son Forum Innovation. C’était hier et aujourd’hui, sur le site de Palaiseau, et pour le coup, cela amène une réelle volonté active de communication de la part à la fois de institutionnels, mais aussi des laboratoires et des petites entreprises. J’ai donc fait mon marché de l’innovation, en voici un premier résultat.

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Le projet s’appelle AXONE. Il s’agit d’un système neuronal artificiel capable de réaliser des tâches d’analyse de scène en temps réel. Il s’agit du résultat d’un projet RAPID (Régime d’Appui pour l’Innovation Duale – voir la page de référence ici ) associant l’Institut Saint-Louis, la société Spikenet Technologies et la société GlobalSensing Technologies.

L’idée est d’utiliser un certain type de réseaux de neurones artificiels, les neurones à Spike, pour procéder à l’analyse en temps réel d’une scène visuelle, et de les embarquer sur des composants dédiés (SoC ou Systems on Chips). Je vais essayer d’expliquer simplement le concept – et ce, d’autant plus que j’avais travaillé il y a plus de vingt ans avec le Pr Simon Thorpe, créateur de la technologie SpikeNet (il me semble que j’ai même commis un article sur le sujet…).

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Pour faire simple : en neurobiologie, on se pose depuis longtemps la question de la nature du codage de l’information par les neurones. La théorie générale est fondée sur un codage fréquentiel de l’information (fréquence des décharges électriques). Mais il existe une autre théorie reposant sur un codage temporel de l’information : le codage serait fait par des impulsions (spikes) ou plus précisément par les instants d’émission des impulsions. On prend donc en compte l’aspect temporel. Un réseau artificiel de neurones à spike est conçu pour simuler des réseaux qui contiennent un nombre très grand de neurones à décharge asynchrone et qui apprennent par codage des séquences de décharge. On appelle cela le codage par rangs (évidemment, je simplifie). Cette technologie est très utilisée pour la reconnaissance de formes, et en particulier le traitement d’images.

L’intérêt de cette technologie est que le temps d’apprentissage est très rapide, et très tolérant (aux conditions d’illumination, au bruit, aux contrastes…). Dans le projet AXONE, les participants ont ainsi pu implanter un réseau de neurones à spike sur une carte dédiée (ce que l’on appelle un processeur FPGA). En gros, il s’agit d’un processeur reconfigurable, comportant 1024 neurones artificiels, et conçue par la société GlobalSensing Technologies. Avec SpikeNet et l’ISL, et en 24 mois, les acteurs du projet AXONE ont réalisé une caméra reconfigurable générant des Spikes en lieu et place des images. Le travail a ainsi consisté (outre évidemment l’algorithmique sous-jacente) à intégrer ce réseau de neurones artificiel avec un capteur, au sein d’une caméra autonome, et de développer la librairie logicielle pour la mise en œuvre de ces composants.

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Et le résultat est impressionnant. Lors de la présentation au Forum DGA, on a pu ainsi visualiser la reconnaissance de visages en temps réel (chaque visage est reconnu, en temps réel, avec sa signature unique). Les applications sont nombreuses : sécurité et surveillance de sites sensibles avec levée de doute par la caméra elle-même, capteurs abandonnés capables de réaliser une analyse in situ (voir mon article sur l’IA embarquée), et évidemment, augmentation de la capacité de reconnaissance de forme en robotique et en particulier pour les drones.

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J’ajoute que la DGA a pris une initiative originale : celle de faire parrainer certaines innovations par des personnalités de l’institution. En l’occurrence, AXONE est parrainée par l’excellent Lionel MORIN, directeur du CATOD (Centre d’Analyse Technico-Opérationnelle de Défense) – ci-dessous.

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Une technologie à suivre, et une excellente illustration des capacités d’innovation de l’écosystème français de la Défense – je publierai d’ailleurs bientôt d’autres articles suite à ma visite sur le forum Innovation.

Et mon genou, il fait de la lumière ?

Publié: 13 octobre 2016 dans Non classé, robotique, Santé et médecine militaire
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Comme disait l’autre, tant qu’à avoir un combattant, autant en avoir un sans fil. Autrement dit, la génération d’énergie nécessaire au bon déroulement des opérations est toujours un problème prégnant, qu’il s’agisse des forces spéciales ou conventionnelles. C’est aussi une dimension structurante dans la problématique de l’allègement du combattant, nécessitant de développer des batteries plus légères, plus endurantes, plus robustes.

Mais une autre voie est en train d’apparaître : l’utilisation de l’énergie cinétique fournie par le combattant lui-même afin de générer de l’énergie électrique utilisable. Dans ce domaine, la société Bionic Power a dévoilé le PowerWalk, un système destiné à équiper le genou des combattants.

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Il s’agit d’un dispositif articulé de 1.8kg, qui se fixe sur chaque jambe et qui génère de l’électricité en fonction de la flexion du genou. Mais au-delà de la connexion à un générateur, le PowerWalk dispose d’une certaine intelligence, en l’espèce, un calculateur qui analyse la marche de l’utilisateur et optimise le stockage de l’énergie en fonction de cette dernière. Car bien que le concept de récupération de l’énergie cinétique humaine soit connu depuis longtemps, la société BionicPower a investi pour en dériver un produit compatible avec une utilisation militaire.

En effet, il ne faut pas « juste » récupérer de l’énergie. En ce cas, on risque de gêner le combattant en générant un frein à son mouvement. Pour éviter cet écueil, le PowerWalk dispose d’un senseur, et d’un système de contrôle temps réel permettant d’assister, à la manière d’un exosquelette, les muscles de la jambe lorsque la récupération d’énergie et le poids du dispositif risquent de gêner le porteur.

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Cette assistance permet en outre d’économiser l’effort du combattant en réduisant jusqu’à 20% le coût métabolique, et 28% l’activité musculaire par rapport à un fantassin non équipé. Outre l’asservissement, c’est également la forme « biomimétique » de l’orthèse qui permet de ne pas gêner le mouvement naturel. Les différents testeurs disent d’ailleurs qu’ils oublient qu’ils portent le dispositif 20mn après le début de la mission.

La société annonce que le PowerWalk permet de générer de l’ordre de 10 à 12W, voire 25W lorsque l’utilisateur descend une pente de 15%. Pour donner une idée, cela signifie qu’en 1h, il est possible de charger jusqu’à 4 smartphones en utilisant la technologie.

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Notons également qu’il s’agit d’un dispositif plutôt silencieux : en plein fonctionnement, il génère moins de 40dB à 1m, ce qui correspond au bruit généré par un lave-vaisselle silencieux. Perfectible donc mais pas rédhibitoire. En outre, le système est durci aux chocs, et supporte une immersion temporaire. Tout ceci montre que malgré la simplicité du concept, le développement d’un produit performant en environnement militaire n’est pas évident.

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Le dispositif est encore à un TRL (technology readiness level) de 7. Le projet a pour l’instant bénéficié d’un financement de 5 millions de $ au total (en comptant la pré-production de prototypes). Des tests sur le terrain, dans le cadre du programme U.S. Joint Infantry Company Prototype (JIC-P) et impliquant l’armée de Terre américaine ainsi que les US Marines débuteront à la mi-2017.

Un concentré d’innovations: le Hybrid Airship de Lockheed Martin

Publié: 8 octobre 2016 dans Aéronautique, Non classé, robotique
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Marcel Dassault disait « pour qu’un avion vole, il faut qu’il soit beau ». Bon, on dira que c’est parce que ce n’est pas un avion que le Hybrid Airship de Lockheed Martin a une apparence disons…curieuse, à l’image de son grand frère, le Airlander 10, conçu de telle manière que certains le surnomment « the flying bum » (le derrière volant)… Comme le montre la photo ci-dessous.

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Ce dernier a fini son dernier vol d’essai en août 2016 dans un champ anglais (une espèrce de « soft crash »). Mais revenons au Hybrid Airship. Commercialisé par une filiale de Lockheed baptisée Hybrid Enterprises, il s’agit d’un projet émanant de Skunkworks, département mythique de Lockheed Martin dont le nom officiel est Advanced Development Programs (ADP), responsable du développement d’avions mythiques tel que le SR71 Blackbird, ou le F117. Ce département (littéralement « l’atelier du putois ») est caractérisé par une grande autonomie au sein de sa maison-mère et travaille sur des projets disruptifs. En l’occurrence, le Hybrid Airship était auparavant connu sous le nom de projet P791.

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Pourquoi un tel engouement actuel pour le retour à un concept aussi vieux que les débuts de l’aviation ? Parce que les dirigeables possèdent de nombreux atouts, en particulier leur discrétion, leur autonomie, leur capacité d’emport et le respect de l’environnement. Mais également parce qu’ils sont capables d’assurer des missions uniques ; ainsi dans le monde de la défense, des dirigeables capables de rester en toute discrétion positionnés pour des tâches de surveillance, ou d’effectuer des tâches de ravitaillement dans des zones difficiles d’accès constituent des alternatives intéressantes aux vecteurs classiques. Mais les dirigeables traditionnels souffrent de limitations: lourdeur, fragilité, nécessité de disposer d’infrastructures au sol, emport limité, etc…

Retour au Hybrid Airship : celui-ci possède une triple chambre emplie d’hélium, de 90m de long. Cela, c’est classique même si cette chambre est fabriqué en Vectran, un matériau analogue au Kevlar. Mais il possède aussi une forme aérodynamique particulière, capable d’assurer en elle-même 20% de la portance de l’aéronef (le reste étant assuré par l’hélium). Et surtout un système innovant baptisé ACLS pour Air Cushion Landing System qui lui permet d’atterrir, de décoller ou de manœuvrer quasiment n’importe où.

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Car à la différence des dirigeables classiques qui nécessitent des infrastructures importantes au sol et notamment un mât d’amarrage, le Hybrid Airship possède 3 coussins d’air munis de rotors, capables de soulever ou d’aspirer littéralement au sol le dirigeable. Ce dernier se comporte donc, pendant les phases de manœuvre au sol, de décollage ou d’atterrissage, comme un hovercraft, un véhicule à coussin d’air. Et comme un hovercraft, il peut évoluer à quelques mètres au-dessus du sol, mais aussi au-dessus de l’eau.

En vol, le Hybrid Airship atteint des altitudes de 3000m et possède une autonomie d’environ 2500 km sans ravitaillement (il est propulsé par des moteurs diesel), tout cela avec une capacité d’emport de 20 tonnes. Mais il y a plus étonnant. Car le talon d’Achille des dirigeables, ce sont les micro-déchirures de l’enveloppe (« pinholes ») et les fuites d’hélium. Pour y remédier, Skunkworks (encore eux) ont développé…un robot.

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Baptisé Spider, ce dernier est présent en permanence sur l’enveloppe (en fait, il est composé de deux parties, l’une à l’extérieur munie de senseurs, et l’une à l’intérieur munie d’une source lumineuse brillante, reliées par une liaison magnétique). Comme une araignée, il parcourt le dirigeable (jusqu’à 3km chaque jour). Lorsqu’une anomalie est détectée (par une variation de la transparence), le robot est capable de la réparer en diffusant un adhésif à l’endroit de la micro-déchirure. Regardez ce film étonnant :

La recherche est collaborative : plusieurs robots sont disséminés sur la surface, et peuvent, le cas échéant, se synchroniser, se relever mutuellement ou communiquer. Et de toutes façons, les fuites ne sont pas un gros souci: le Vectran est très résistant, et si une fuite se produit, l’hélium étant stocké dans l’enveloppe à très basse pression, la seule pression de l’air ambiant suffit à le maintenir dans le dirigeable, en attendant l’arrivée du Spider.

Le Hybrid Airship est donc un concentré d’innovations, qui devrait déboucher sur une mise en service pour une version 20 tonnes d’emport en 2019. Les applications pour la défense sont nombreuses : surveillance, ravitaillement, emport de moyens de génie dans des zones difficiles d’accès (avec un coût d’heure de vol dix fois moindre que celui d’un hélicoptère), etc…

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Car le programme était initialement un programme militaire, supposé fournir des moyens de surveillance notamment en Afghanistan. Aujourd’hui, c’est le civil qui tire cette activité chez Lockheed puisque la société vient de signer un contrat de 480 millions de dollars avec une société britannique, Straightline Aviation. Nul doute que le domaine de la défense se réappropriera rapidement cet étonnant engin.

Le PD100 black hornet, un nano-drone norvégien de reconnaissance… de 18g

Publié: 20 juin 2016 dans Contre-terrorisme, Non classé, Optronique, robotique
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Si le salon Eurosatory fut, du point de vue professionnel, un succès incontestable, ce fut également une grande source de frustration, n’ayant pu passer du temps pour explorer le salon à la recherche d’innovation technologique de défense. Un comble.

La seule innovation que j’ai pu voir était présentée sur le stand du CV90 et paraissait quelque peu fragile aux côtés de l’énorme véhicule blindé. Il s’agit pourtant d’une réelle innovation, dont le directeur de la STAT (Section Technique de l’Armée de Terre), le général Charles Beaudouin, m’avait parlé il y a quelques semaines.

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La société norvégienne ProxDynamics a en effet poussé jusqu’au bout le principe du nano-drone de reconnaissance, en allant au-delà du concept théorique. Le Black Hornet PD 100 est un drone de reconnaissance, à voilure tournante. Mais ce sont ses caractéristiques qui sont impressionnantes : un rotor de 120mm de diamètre, un poids plume de 18g, une durée de vol de 25mn avec une vitesse maximale de 5 m/s et à 10m d’altitude, et un système de stabilisation automatique en vol. Mais c’est surtout un véritable système opérationnel : liaison de données numérique avec une portée de 1.5km, système de préparation de mission, et navigation GPS automatique (routes préprogrammées), ou guidage visuel par l’opérateur.

Le Black Hornet est équipé de caméras orientables (pan/tilt) permettant de filmer simultanément l’avant du drone, le sol, ainsi qu’une caméra orientable à 45 degrés. Il peut être également équipé sur demande d’un capteur thermique, d’une caméra infrarouge, ou d’un capteur chimique. Le système complet comprend 2 drones, une manette de pilotage appelée « pad » et un écran de contrôle (tablette durcie) de 800×480 pixels, le tout dans un facteur de forme utilisable par un fantassin et ne pesant « que » 1,3 kg.

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Et le Black Hornet est parfaitement silencieux grâce à sa motorisation électrique : une caractéristique essentielle pour ses emplois opérationnels : reconnaissance, contrôle de foule, inspection, surveillance de périmètre ou exploration d’environnements confinés.

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Il ne s’agit pas d’un jouet puisque l’on parle d’un prix d’acquisition de l’ordre de 40 000 dollars pièce (contre 195 000$ pour les exemplaires initiaux). Mais le système semble d’une redoutable efficacité, et le commandement des opérations spéciales (COS) aurait annoncé son intention d’en acquérir plusieurs dizaines. Car le Black Hornet est « combat proven » : il a été déployé avec succès par l’armée britannique en Afghanistan. Cette dernière a indiqué que le nano-drone avait déjà permis de débusquer « des tireurs isolés et des explosifs improvisés sur le terrain ». En revanche, le mode de pilotage par GPS semble difficilement utilisable en intérieur, et l’on peut se poser la question de l’efficacité du pilotage à vue par l’opérateur, par liaison de données, au sein d’un bâtiment.

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Un bel engin néanmoins, qui allie pertinence opérationnelle, et respect des contraintes liées à l’allègement du combattant. A suivre, donc – surtout si la STAT s’en mêle. Les lecteurs de ce blog seront sans doute preneurs d’un retour d’expérience. A bon entendeur…

Un robot à haute dextérité pour les démineurs américains

Publié: 27 Mai 2016 dans Contre-terrorisme, Non classé, robotique
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Quel fil couper ? le rouge ou le bleu ? De « on a retrouvé la 7e compagnie » à « Die Hard » en passant par « l’arme fatale », la scène récurrente du film d’action consiste a couper délicatement le fil qui relie la bombe au détonateur. Compte tenu du résultat, l’idée d’utiliser un robot à cette fin ne semble pas complètement stupide (!). Histoire de pouvoir regarder cela de loin…

Sauf que les manipulations effectuées par un robot classiques sont plutôt grossières. On est loin des doigts de fée, et donc, le plus souvent, l’opération de désamorçage ou de levée de doute consiste à faire exploser, classiquement par un canon à air comprimé, le bagage suspect.

Pour réaliser des manipulations plus… subtiles, la société RE2 robotics (Resquared) a développé une nouvelle gamme de robots, baptisée HDMS pour Highly Dexterous Manipulation System (système de manipulation à haute dextérité). Il s’agit d’une plate-forme de manipulation destinée à être connectée à un socle mobile, et muni de deux pinces à 16 degrés de liberté.

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Outre l’extrême précision et mobilité des bras manipulateurs, le système comprend un mode de contrôle très évolué appelé Imitative Controller, supposé fournir un moyen de contrôler intuitivement les pinces du robot.

La vidéo ci-dessous montre l’efficacité de cette technologie, avec notamment l’ouverture d’un cadenas… en introduisant délicatement une clé dans la serrure. Mais outre sa dextérité, le robot peut soulever des charges de 55kg !

Ce contrôleur permet à l’opérateur de jouer le rôle d’un marionnettiste, avec une position proche de celle adoptée par le manipulateur robotisé, des poignées ergonomiques loin des manettes de type « jeu vidéo », et un design très étudié du manipulateur. A titre d’exemple, les concepteurs ont porté un soin particulier à étudier la longueur des parties articulées pour ne pas générer de fatigue chez l’utilisateur.

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Enfin, le retour d’effort vers l’utilisateur est utilisé par divers moyens : lumineux, sonore et évidemment haptique. Grâce à ces techniques, l’opérateur peut découpler les mouvements des deux bras, ce qui permet notamment de réaliser les prouesses présentées dans la vidéo.

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La société américaine Resquared, basée à Pittsburgh, est une spin-off de l’Université Carnegie Mellon, université de référence en robotique. Elle vient donc de livrer 2 robots HDMS 551s1 à l’US Army, pour des missions de déminage. Reste à connaître le prix de l’engin, que le P-DG de Resquared, Jorgen Pedersen, présente comme particulièrement attractif.

Du « métal liquide » pour des robots-cormorans militaires à changement de forme

Publié: 22 avril 2016 dans Blindage et matériaux, Non classé, robotique
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Non, je n’ai rien consommé de différent, ni fumé, ni bu (ou alors peu). Acceptons-le : quand les militaires financent de la recherche sur les matériaux, l’objectif peut souvent être assez décoiffant (on se souvient par exemple de la peau anti-radar, ou des systèmes de camouflage par revêtement électronique).  En l’occurrence, l’US Air Force a du s’inspirer du film « Terminator 2 » pour imaginer ce projet de recherche de l’Université de Cornell, et le financer.

Il s’agit en effet de pouvoir développer un nouveau matériau hybride à base de métal, et capable de changer de forme. L’objectif est assumé : faire de la « soft robotics », donc concevoir des robots ou drones dont certaines parties peuvent changer de forme nativement, sans pièces articulées.  Par exemple un robot cormoran, cet oiseau capable de voler, et de plonger dans l’eau pour pratiquer la chasse sous-marine.

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L’idée est de développer des ailes déformables, capables d’endurer le choc de la percussion avec l’eau mais de se déformer ensuite pour permettre la progression sous-marine. Une ambition irréaliste si la science des matériaux ne venait pas à la rescousse.

En l’occurrence, les chercheurs de Cornell ont développé un matériau hybride de nouvelle génération, alliage de métal et de silicone, donc possédant à la fois la solidité du métal, et l’élasticité lui permettant de changer de forme. Ce matériau est obtenu en plongeant une mousse de silicone dans du métal fondu. Ce mélange est ensuite placé sous vide, ce qui permet d’expulser l’air des alvéoles de la mousse, et de le remplacer par le métal liquide.

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Le résultat ? Un matériau hybride et déformable – décrit dans l’article écrit dans la très sérieuse revue « Advanced Materials » par le Pr Rob Shepherd, et possédant les propriétés recherchées des deux matériaux qui le composent. Pour passer d’une forme à une autre, il suffit de le chauffer à 63 degrés. D’ailleurs, il est capable de chauffer spontanément lorsqu’il est endommagé, ce qui laisse envisager des capacités d’autoréparation, par mémoire de forme. Regardez la vidéo impressionnante ci-dessous.

Les pores de la mousse mesurent 2mm, mais cette taille peut être adaptée, pour varier les propriétés de solidité et d’élasticité du composant.

Au-delà de la vision quelque peu étonnante du drone cormoran, un tel matériau est biocompatible – en particulier il ne comporte pas de plomb – ce qui permet d’envisager des applications dans le domaine biomédical.

Le Sea Hunter, un trimaran robot chasseur de sous-marins

Publié: 14 avril 2016 dans naval, Non classé, robotique
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Un avion ? Un oiseau ? Un insecte ? Il faut dire que le nouveau bâtiment construit par la DARPA, et baptisé « Sea Hunter » la semaine dernière à Portland, intrigue. Il s’agit en fait du résultat du projet de conception d’une plate-forme robotisée anti-sous-marine « Anti-Submarine Warfare Continuous Trail Unmanned Vessel » ou ACTUV.

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L’idée consiste à développer un drone chasseur de sous-marin, capable d’opérer dans une zone littorale donnée en toute autonomie. Construit par LEIDOS (ex société SAIC), le Sea Hunter est un engin capable de détecter un sous-marin diesel, de foncer sur sa cible avec une vitesse de pointe de 27 nœuds (50 km/h environ) pour identifier et reconnaître le submersible. L’engin n’est pas armé : l’objectif est de traquer et débusquer les sous-marins suspects, et de passer, le cas échéant, le relais à d’autres intercepteurs qui restent en contact avec le Sea Hunter par liaison satellitaire.

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Pour ce faire, le Sea Hunter est équipé de deux pods sonars actifs/passifs à moyenne fréquence capables de délimiter la zone de recherche. Une fois celle-ci identifiée, ce sont deux sonars haute fréquence situés sur la coque qui prennent le relais pour affiner la détection, puis enfin un réseau de magnétomètres et un sonar final de très haute fréquence permettent de déterminer la signature acoustique de la cible.

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Mais ce qui est impressionnant, c’est que malgré son apparence de trimaran High-Tech, rien n’est prévu pour accueillir la moindre présence humaine à bord :  des coursives très étroites ne servant que pour la maintenance, pas de quartiers pour un équipage, et même les rares panneaux de contrôle prévus sur le pont ne sont là que pour permettre, le temps des tests à la mer, aux ingénieurs de monter à bord. Le navire de 40m de long ne fait que 3,5m de large : c’est un robot flottant. Mais il y a quand même une climatisation à bord. Pas pour des marins : pour refroidir les serveurs C4N qui constituent le « cerveau » du Sea Hunter.

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Et ce cerveau ne se limite pas à la chasse : même en cas de perte de contact, et à partir des données radar et images (il est muni de caméras) le Sea Hunter est capable de poursuivre en toute autonomie sa mission, en respectant les règles de navigations COLREGS anti-collision (International Regulations for Preventing Collisions at Sea) et ce de manière adaptative. En gros, s’il croise un autre navire, il est capable, en fonction des caractéristiques identifiées de ce dernier et selon la régulation, d’estimer qui doit céder le passage (évidemment, en dernier recours, un système anti-collision prend le relais automatiquement).

Capable de se maintenir par force 7, le Sea Hunter pèse un peu plus de 100 tonnes et peut patrouiller jusqu’à 9000 milles nautiques à une vitesse de 15 nœuds. Le Sea Hunter est conçu pour chasser en meute : plusieurs robots peuvent ainsi patrouiller une même zone de manière collaborative.

Pour un coût de construction de 20 millions de $ et un coût d’opération d’environ 20 000$ par jour, il s’agit donc d’une arme impressionnante et performante, qui vient donc d’effectuer ses premiers essais à la mer. Et plus qu’un insecte ou un navire, le ministre délégué de la Défense américain Robert Work compare cet engin (je n’invente rien) à un « oiseau de proie Klingon ».

Une peau électronique pour le camouflage des robots

Publié: 11 avril 2016 dans Blindage et matériaux, Non classé, robotique
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Il est évident que dans les applications militaires de la robotique de théâtre, la discrétion du robot joue un rôle essentiel. Au-delà du bruit (rédhibitoire aujourd’hui pour certains prototypes comme je le mentionnais dans cet article), il y a également l’apparence visuelle. Des chercheurs de l’université de Cornell aux Etats-Unis et de l’Institut italien de Pontedera viennent de publier une innovation dans le journal Science, réalisée grâce, en partie, à un financement conjoint de l’US Air Force et de l’US Army. Il s’agit d’une « peau extensible électroluminescente » inspirée par la peau des céphalopodes.

En effet, on connait depuis longtemps les capacités impressionnantes du poulpe ou de la seiche en termes de mimétisme : les céphalopodes ont la faculté de changer leur coloration afin d’imiter le terrain pour échapper à leurs prédateurs (ce que l’on appelle l’homochromie). Cette habileté à changer efficacement de couleur de tégument repose sur deux capacités : la capacité visuelle à analyser très rapidement leur environnement (donc à percevoir de très faibles variations d’intensité lumineuse et de nuances), et la présence de chromatophores, organes spécialisés neuromusculaires, contenant des pigments dont ils gèrent la répartition. Le résultat est plus qu’impressionnant (voir ci-dessous) :

Les chercheurs se sont donc inspirés de cette capacité pour développer une « peau électronique » capable de changer de couleur et de sentir les variations de pression. Pour ce faire, ils ont conçu un système de sandwich : gel en silicone à l’extérieur, emprisonnant deux électrodes extensibles et transparentes, et une couche de phosphore électroluminescent capable d’émettre une lumière colorée. La couleur dépend des additifs ajoutés au phosphore : du cuivre pour une lumière bleue, du magnésium pour le jaune, par exemple.

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En variant le nombre, la direction, la couleur et la superposition de ces « chromatophores artificiels », il devient possible d’émettre une lumière composée, et des motifs permettant de s’adapter à l’environnement. Comme la peau est extensible et déformable, le procédé semble effectivement prometteur.

L’idée est de développer des « robots souples » capables de changer d’apparence en cohérence avec leur environnement. D’autres chercheurs s’y étaient employés avec des succès plus… discutables (et notamment pour une fois, la DARPA et son concept de « peau liquide » développée avec Harvard University dans laquelle des colorants sont injectés pour en modifier la couleur. Bof.

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La vidéo ci-dessous montre le process. Amusant, mais on en voit tout de suite les limites.

Outre le camouflage, on peut imaginer qu’un revêtement comme celui développé par Cornell, appliqué sur un robot militaire puisse permettre d’afficher, le cas échéant, des marqueurs permettant de l’identifier, voire de forcer la visualisation de son statut. Un robot de garde deviendrait d’un rouge agressif après détection d’un intrus, ce qui aurait un rôle potentiellement dissuasif. Il pourrait également changer de couleur lorsqu’il est touché, la peau étant capable de détecter la pression. Un bon exemple de biomimétisme, avec évidemment tous les fantasmes qui vont avec…

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