Archives de la catégorie ‘robotique’

 

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Présenté au Salon du Bourget (SIAE) 2015, le StratoBus est un concept initié par Thales Alenia Space : il s’agit d’une plate-forme spatiale géostationnaire, autonome à partir d’une position fixe, et capable de réaliser des missions d’observation de longue durée (« longue endurance »). Quand on parle de longue durée, on se réfère ici à des missions de durée indéterminée (en l’espèce, des missions de 5 ans) dans la zone intra-tropiques, et de 6 à 8 mois dans les autres zones.

Physiquement, le StratoBus est un dirigeable de 100 mètres de long pour un diamètre de 33 mètres, en fibres de carbone, capable de porter une charge utile de 200kg, à 20 km d’altitude. Il disposera de 4kW de puissance embarquée.

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Les missions ? Observation et surveillance de zone (imagerie, radar…), relais de télécommunications ciblé avec une couverture de 400 à 500 km de diamètre – dans le cadre d’opérations ou de catastrophes naturelles, cartographie… Le StratoBus devrait pouvoir être déployé en moins de 48h. Un objectif ambitieux de ce consortium qui, outre TAS, comprend  Zodiac Marine, le laboratoire LITEN (Laboratoire d’Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux) du CEA, Air Liquide, ainsi que plusieurs PME, avec le soutien du pôle de compétitivité Pégase.

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L’innovation réside également dans le moyen de capturer de l’énergie solaire et un dispositif d’électrolyse permettant de convertir de l’eau en gaz, un système de génération de l’énergie reposant sur le couplage entre des panneaux solaires et un système d’amplification de puissance, et une pile à combustible légère et réversible. Le revêtement, outre les fibres de carbone, comprendrait du polyéthylène afin de pouvoir intégrer des cellules photovoltaïques organiques. Un concentré de technologie, donc. La vidéo ci-dessous parle d’elle-même.

Mais un concentré potentiellement vulnérable aux tirs. Car un missile type air-air (même ancien) comme le AIM-54 Phoenix, utilisé par l’US Navy ou l’Iranian Air Force, possède une altitude de vol de 24km et un plafond opérationnel de 30km.

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Un missile sol-air comme le S-75 Dvina / V-750 peut atteindre une cible à 25km d’altitude. Généralement, à de telles altitudes, on considère que l’interception est difficile car la cible est en mouvement rapide. Mais avec le StratoBus, on a une cible parfaitement immobile, et qui, même sans moteur, emmagasine de la chaleur. Un avion comme le SU-25 peut voler et manœuvrer à 14km d’altitude, reste ensuite au missile (par exemple un R60) à monter jusqu’à 20km, ce qui reste possible, surtout si la cible ne bouge pas.

Donc un concept intéressant, mais potentiellement vulnérable à une attaque sol-air ou air-air. Je laisse le soin aux lecteurs de commenter/compléter cette première et rapide analyse : si l’on fait un sondage rapide parmi ceux d’entre vous qui connaissent bien les missiles sol-air / air-air : quelle est la vulnérabilité d’une telle plateforme ?

Images (c) Thales, US Navy

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L’OTAN se dote de l’AGS (NATO Alliance Ground Surveillance), une plate-forme de surveillance de zone d’intérêt fondée sur l’utilisation de drones HALE (haute altitude longue endurance). Ce programme est géré par la NAGSMA (NATO Alliance Ground Surveillance Management Agency – désolé pour le déluge d’acronymes), une agence créée en 2009 par un accord entre 15 états, et donc le but est d’opérer l’AGS.

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Cette plate-forme est fondée sur l’utilisation de drones Global Hawks version Block 40 équipés de radars de surveillance du sol de dernière génération (MP-RTIP), et de technologies de liaisons de données large bande. Chaque drone est capable de voler jusqu’à 30h en continu. L’image ci-dessous présente une vue capturée à partir d’un Global Hawk en 2010, montrant des victimes du tremblement de terre en Haiti se rassemblant sur un terrain de football.

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Le segment sol de l’AGS fournit quant à lui le moyen d’interconnecter le segment aérien avec les systèmes d’information et de commandement (C4ISR). Le pilotage des drones, quant à lui, est réalisé à partir de l’Italie, sur la base aérienne de Sigonella où se trouve aussi la base opérationnelle principale.

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En ce qui concerne le volet industriel du système, il repose sur l’alliance entre Northrop Grumman, Airbus Defense & Space, Konsberg et Finmeccanica (Selex). La video ci-dessous, rendue publique le 29 mai dernier, présente la construction de la plate-forme AGS.

Outre les missions de protection de forces déployées, de surveillance de frontière ou de gestion de crise, l’AGS sera utilisé pour le contrôle des flux de transports d’armes et le désarmement, la protection d’infrastructures, et la lutte contre le terrorisme.

Images (c) OTAN, Northrop Grumman

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C’est la finale du grand concours de robotique de la DARPA, à Pomona, en Californie, dans lequel 24 équipes de roboticiens s’affrontent. Le concours est complexe, puisque chaque robot est jugé sur sa capacité à effectuer les tâches suivantes:

  • conduire un véhicule ;
  • en sortir ;
  • ouvrir une porte avec une poignée ;
  • rechercher une vanne qui fuit et la fermer ;
  • percer un panneau de béton à l’aide d’un outil ;
  • se déplacer sur un terrain encombré d’obstacles ;
  • monter des escaliers

A ces épreuves s’ajoute une épreuve surprise. Cette année, le thème est le secours en cas de catastrophe naturelle ou industrielle, et les robots sont jugés sur leur capacité à jouer le rôle de sauveteurs dans un environnement forcément complexe.

L’image montre le robot TROOPER de l’équipe du même nom, mais pour l’instant, c’est l’équipe TARTAN RESCUE de l’université Carnegie Mellon de Pittsburgh, avec son robot CHIMP (CMU Highly Intelligent Mobile Platform) qui semble mener le concours. En prime, le robot Chimp ci-dessous:

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La société canadienne Kongsberg Gallium a développé un système intégré de commandement permettant de déployer des minidrones tactiques. La société, filiale à 100% du groupe Kongsberg, développe des solutions de type C2 (command and control) depuis plus de 20 ans. Leur système VICS (Vehicle Integrated Combat System) mêle des capacités C2 avec un système de gestion du blindé. Il est en service dans plusieurs pays de l’OTAN.

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L’innovation présentée récemment consiste à pouvoir contrôler, à partir du système, un microdrone, le ProxDynamics PD-100 Black Hornet. Il s’agit d’un petit drone (la société le baptise « nanodrone », même si je n’aime pas le terme)  à voilure tournante, électrique, de 18g. Il tient dans une poche, a fortiori dans un véhicule. Avec 25 mn de temps de vol à 5 m/s, et une capacité de maintenir une liaison de données sur une portée de 1,5 km, c’est un système léger de reconnaissance tactique et de surveillance.

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Les drones sont ainsi déployés via les trappes du véhicule, et les images reçues directement sur le terminal VICS. La vidéo ci-dessous présente le concept.

Un premier pas vers l’intégration d’une « microbulle aéroterrestre robotisée »…

Images (c) Kongsberg, ProxDynamics

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Il s’appelle CICADA comme les cigales de type  magicicada septendecim (j’ai été biologiste au début, mais juste au début), une espèce dont les larves restent enfouies pendant 17 ans dans le sol. Je vous rassure, ce n’est pas cela sa caractéristique première, mais plutôt sa robustesse et sa capacité d’évoluer en essaim de très nombreux individus.

« Il », c’est le nouveau nano-robot (un terme un peu abusif, je trouve) de l’US Army. Dans ce contexte, CICADA signifie Covert Autonomous Disposable Aircraft : un drone aérien jetable et surtout évoluant par essaim d’individus si nombreux que leur capture globale serait physiquement impossible. Des sales bestioles, donc.

L’idée n’est pas nouvelle. Rodney Brooks, un des pionniers de la robotique et de la vie artificielle avait, dans les années 90, déjà formulé le concept de robots en essaim. Mais aujourd’hui, le concept technologique s’accompagne d’un mode opératoire et d’un concept d’opérations.

Pourquoi doit il être robuste ? Justement à cause de ce mode opératoire, consistant à larguer un essaim de robots à partir d’un avion ou d’un drone, et de les laisser atteindre le sol, en espérant qu’ils survivent à un impact moyennement bien contrôlé (puisque dans la phase de descente, l’engin peut atteindre 75 km/h).

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Chaque CICADA est équipé de senseurs (phoniques, magnétiques ou sismiques par exemple), d’un gyroscope et d’un GPS pour sa navigation. Il coûte environ 1000$ à construire, trop cher donc pour l’instant, mais les concepteurs de l’engin visent un coût de fabrication de250$.

Quand on parle de robustesse : ni le sable, ni l’impact sur l’asphalte, ni le gravier ou les branches n’ont eu raison de ces bébêtes! Seul un buisson épineux a réussi à empêcher un CICADA de remplir sa mission.

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Le CICADA a été présenté aux LabDays (voir cet article). Outre son intérêt militaire, il pourrait fournir un moyen pour les météorologistes de prévoir les tornades et autres phénomènes dangereux, en permettant d’établir de très nombreux relevés de températures dans une zone donnée de l’atmosphère. En plus, la bestiole est duale…

Images (c) AFP, US DoD, Naval Research Laboratory

 

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La robotique en milieu hostile pose de nombreux problèmes, notamment celui de déplacer des robots manipulateurs en zones, par exemple, contaminées. La récente catastrophe de Fukushima illustre ainsi la problématique : un robot de décontamination, ou de déblaiement, n’est pas facilement transportable sur zone, à la différence des robots d’investigation ou d’exploration de l’environnement.

Pour pallier ce problème, un ingénieux chercheur a trouvé une solution originale : des robots gonflables. Solution qui intéresse au plus haut point la DGA qui a mis le projet à l’honneur lors du dernier « Forum Innovation DGA ».

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Sébastien Voisembert, le chercheur en question, a en effet développé ce concept au sein du CEA pour s’attaquer au problème de l’inspection d’installations nucléaires. Il a ensuite, par l’intermédiaire de la DGA, rencontré une PME spécialisée dans les solutions innovantes à base de textiles, la société Warein SA, qui a investi dans l’industrialisation du concept. Le projet bénéficie également d’une subvention RAPID par la DGA.

Ce concept est baptisé « robot gonflable à fort élancement » et la problématique afférente n’est pas simple : comment articuler une telle structure gonflable ? Quelles sont les performances atteignables ? Quelles sont les matières permettant d’assurer la rigidité et l’étanchéité d’une telle structure, et quels types d’actionneurs utiliser ?

Après quelques années, une thèse, plusieurs brevets et un projet RAPID, le système est aujourd’hui fonctionnel, comme le montre la vidéo ci-dessous :

Les avantages d’un tel robot :

  • La légèreté et la facilité de transport et de stockage
  • L’entretien : comme l’explique Sébastien Voisembert, le meilleur moyen de rendre un robot intrinsèquement sûr, d’un point de vue mécanique est de réduire drastiquement sa masse et sa dureté: les risques liés aux contacts sont ainsi évités.
  • La résistance aux chocs
  • Le silence de fonctionnement
  • L’absence de risque pour les utilisateurs.

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Finalement, la modularité dans la dimension du robot est également un avantage fort, puisque la longueur du bras et le nombre d’articulations sont ajustables en fonction des applications et des conditions d’emploi.

Vous trouverez plus d’images et d’informations sur le site de la société Warein et la thèse de S. Voisembert en suivant ce lien.

Images (C) DGA, Warein SAS, Ouest France

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Oui, je sais, le jeu de mots est facile mais le projet ne l’est pas. Voici le GLMAV (pour Gun Launch Micro Air Vehicle), un concept innovant de drone miniature lancé…à partir d’un canon.

Ce concept est issu d’un financement ANR dans le cadre de l’appel à projets Concepts, Systèmes et Outils pour la Sécurité Globale (CSOSG). Le projet de recherche collaboratif a associé l’Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis (ISL), le CRAN (Université de Lorraine), l’unité mixte de recherche HEUDIASYC (Université de Technologie de Compiègne) du CNRS et la société SBG Systems SAS.

Le concept est original puisqu’il consiste à lancer, à partir d’un tube portable (10 kg) dédié, un projectile subsonique qui se transforme en drone miniature (MAV) à rotors coaxiaux contrarotatifs une fois arrivé au-dessus de la zone d’opérations. Le schéma ci-dessous illustre le principe du GLMAV :

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Ce concept procure de multiples avantages, en particulier en ce qui concerne le délai de mise en œuvre (le drone peut être très rapidement sur zone) et l’énergie nécessaire afin d’amener l’engin sur le site à observer, par rapport à un drone conventionnel, le poids de l’engin (1kg) ou encore la discrétion acoustique (le vol initial est silencieux) et visuelle (l’objet arrive comme un projectile, et est donc difficile à détecter visuellement).

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De plus, le drone possède une caméra capable de filmer dans deux directions différentes grâce à un prisme séparateur, et d’envoyer les images en temps réel (une suggestion du GIGN).

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En revanche, les difficultés technologiques qui ont été rencontrées dans le projet étaient réelles et multiples :

  • L’autonomie et le rayon d’action devaient être réalistes : le projet visait un rayon d’action de 500 mètres et une autonomie d’au moins 20 minutes. l’engin devient opérationnel à 100 m au-dessus de la zone à observer située à 100 m ou 500 m du lieu de lancement.
  • Le drone devait être pourvu d’une certaine autonomie décisionnelle car le système doit pouvoir être opéré par un non-spécialiste
  • Le principe de pales à charnières a posé des problèmes techniques
  • Les rotors contrarotatifs devaient permettre de stabiliser l’appareil après la phase transitoire : une poussée d’environ 18 N est en effet nécessaire pour ralentir le GLMAV jusqu’à obtenir une vitesse de translation nulle
  • Les interactions inter-rotors sont complexes, comme l’évoque le projet « L’appareil GLMAV comporte deux rotors coaxiaux contrarotatifs. Le rotor supérieur assure la sustentation de l’appareil tandis que le rotor inférieur assure l’anti-giration et sa manœuvrabilité longitudinale et latérale. La superposition des rotors conduit à des interactions de différentes natures entre les rotors qui dépendent du type de vol et qu’il y aura lieu d’étudier »

L’ISL a assuré la coordination des travaux du consortium pendant le projet, qui a également associé la DGA, le GIGN et MBDA. Les essais ont eu lieu en 2013 dans la région de Mulhouse, et se sont avérés concluants. Si le projet ANR est achevé, le développement du prototype doit encore être finalisé, il le sera par l’ISL sur fonds propres. Une vidéo des essais est visible sur cette page.

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Un concept innovant, donc, d’ailleurs présenté au forum innovation 2014 de la DGA, et qui a également comme intérêt de mettre concrètement en relief des compétences critiques en balistique, détonique, architectures des munitions,… qui rentrent dans la catégorie des compétences rares, et donc menacées. Un groupe de travail, dirigé par Christian de Villemagne (directeur de l’ISL), vient d’ailleurs d’être mis en place sur ce sujet au sein de la commission R&T du GICAT – nous en parlerons dans un prochain article.

Images (C) ISL, ANR, HEUDIASYC, CRAN, SBG Systems, Ministère de la Défense

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Skunkworks, vous connaissez sûrement : c’est ce département célèbre 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 ; en soi, le concept et l’histoire de Skunkworks mériteront un article. Mais aujourd’hui, nous nous intéressons au dernier né de « l’atelier », le ARES VTOL.

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Le point de départ est encore une fois la DARPA, qui a lancé en 2009 le programme Transformer (TX) afin de trouver une alternative aux hélicoptères pour le transport de troupes sur le théâtre d’opérations. L’idée est de trouver un véhicule moins sensible aux menaces d’embuscade, et surtout très versatile, et capable de transporter rapidement de petits groupes de combat à différentes localisations sur le champ de bataille.

Au sein de TX, le nom de code du projet est ARES : Aerial Reconfigurable Embedded System, un véhicule aérien reconfigurable, multi-missions et destiné à l’infanterie et aux troupes de marine. Le véhicule est dit High-Speed VTOL : haute vitesse et décollage/atterrissage vertical (Vertical Take-Off & Landing).

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En 2010, Skunkworks s’est associé avec les sociétés Piasecki Aircraft Corporation et Ricardo, Inc. pour développer l’engin dont une version ARES VTOL a été présentée. Il s’agit d’un concept innovant qui repose sur l’utilisation d’un drone à hélices carénées capable d’emporter une charge utile modulaire, et comportant un segment sol dédié. Les modules sont interchangeables, et vont d’un module de transport de personnel à des charges utiles de type cargo, senseurs, ou modules MEDEVAC d’évacuation médicale. D’autres modules peuvent également transformer ARES en un UCAV (drone de combat) ou un système de transport de blindés.

Voici une vidéo présentant le concept:

La zone d’atterrissage nécessaire pour ARES VTOL représente une surface moitié moins importante que la zone nécessaire pour un hélicoptère de combat. La taille du système lui permet également d’être transporté par moyens aériens (C 130). Les hélices sont carénées pour procurer une certaine sécurité vis-à-vis des troupes au sol, et orientables horizontalement permettant au véhicule d’avoir des vitesses de transit importantes. C’est d’ailleurs Franck Piasecki qui, en 1950, avait inventé le dual rotor pour les hélicoptères.

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Une autre contrainte était, pour le vecteur, d’être transportable par route, sur une route normale. Enfin, le rayon d’action minimal du système est de 450 km.

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Les premiers testeurs du système sont l’US Marine Corps, l’US Army et l’US SOCOM (commandement des forces spéciales). Le prototype doit voler en 2015. Reste, outre les performances, à connaître l’équation économique du système, et son concept d’insertion au sein d’un environnement complexe, notamment dans une bulle opérationnelle aéroterrestre déjà fortement saturée.

Images (c) DARPA, Lockheed Martin

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La société Howe and Howe est spécialisée dans la conception de véhicules « extrêmes », capables d’évoluer en environnement hostile, pilotés ou non. C’est une société américaine, qui s’est fait connaître en 2001 avec le RIPSAW, un tank robotisé autonome à très hautes performances – un croisement entre un supercar et un engin blindé : le Ripsaw accélère de 0 à 100km/h en … 3 secondes.

Dans la grande tradition américaine, la société, créée par deux frères, a même eu pendant un temps son programme de téléréalité : « Howe and Howe Tech: Black Ops Brothers ». Mais au-delà de l’aspect divertissement, la société a réussi à aligner quelques véhicules au « DARPA grand challenge », la célèbre compétition robotique destinée à tester les capacités de véhicules autonomes en environnement réel et complexe. Suite à cette compétition, la société a retenu l’attention de l’US Army qui a financé le développement d’un prototype, le MS1. Ce dernier a même été envoyé en Irak.

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La société démontre aujourd’hui les capacités d’un nouvel engin, le Ripsaw EV2, nouvelle version hautes performances, capable notamment de réaliser des pointes de vitesse impressionnantes sur une étendue de glace, et dans la neige. Voici la vidéo filmée à partir d’un drone DJI.

Les secrets de sa performance sont encore gardés, mais mécaniquement parlant, l’engin est doté de nouvelles chaînes, de nouvelles suspensions , et d’un moteur dont les caractéristiques n’ont pas été divulguées, mais qui visiblement mobilise instantanément un couple impressionnant. Le prédécesseur, l’EV1 (extreme vehicle 1), était motorisé par un Duramax Diesel de 6.6 litres, de 600 chevaux. Et l’engin possède un châssis est réalisé en aluminium A440f (qualité aéronautique).

Maintenant, si l’on considère le concept opérationnel, plusieurs questions se posent :

  • La capacité d’emport d’un tel véhicule, notamment en termes d’armement
  • Le niveau de blindage (apparemment aucun)
  • Le concept d’emploi d’un tel engin.

En réalité, l’EV2 est issu d’une refonte et d’une démilitarisation du Ripsaw MS2 UGV, un engin de 4,5 tonnes, capable d’une vitesse de pointe de 90 km/h. Pas certain donc que l’EV2 soit destiné à un usage militaire, même si ses caractéristiques peuvent en faire une machine attrayante pour les Forces Spéciales.

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Le SOFINS a fermé ses portes jeudi dernier, à Bordeaux (voir mon précédent article ici). Parmi les innovations proposées, j’ai réalisé une petite sélection pour les lecteurs de ce blog.  Aujourd’hui, nous allons parler de balises, de tracking et de géolocalisation.

La société 4G technology, société française basée à Sofia Antipolis, rencontrée à l’occasion du SOFINS, conçoit des produits de sécurité nomades et en particulier une balise compacte (149g, diamètre de 70mm, épaisseur de 30mm) pour le tracking temps réel. Baptisée BAGEO, cette balise est dotée d’une fonction GPRS permettant de réaliser des relevés GPS ou GSM à intervalles fixes, et est capable de générer des alarmes techniques ou d’événements.

Le principe consiste à aimanter la balise sur le véhicule à surveiller ; dotée d’aimants d’une force d’adhérence de 15kg, cette balise permet non seulement de stocker des alarmes mais surtout de les interpréter pour permettre à l’utilisateur de recevoir une notification même lorsque la communication est rompue avec le serveur. La balise, étanche, est dotée d’un accéléromètre 3D et de 8Mo de mémoire flash (assez pour stocker 70 000 points de mesure).

Outre le suivi de mobiles, il devient possible de faire du « géo-fencing », c’est-à-dire de délimiter une zone sur une carte (cercle, polygone…), et de recevoir une alarme à chaque fois que la balise entre, sort, bouge ou s’arrête dans la zone prédéfinie.

 Outre BAGEO, 4G technology conçoit des solutions de videosurveillance nomades : valise vidéo nomade, ou borne de vidéosurveillance mobile, ne nécessitant qu’une bande passante minimale et permettant un déploiement en moins de 1h. Il serait intéressant de regarder l’utilisation de tels systèmes dans le cadre d’une opération comme SENTINELLE, nécessitant une surveillance mobile et imprévisible.

Toujours dans le domaine du tracking, la DGA présentait les innovations dans le cadre du programme RAPID, et en l’occurrence le système JINS (Jamming Insensitive Tracking System) de la société SYSNAV. Il s’agit d’une balise de géolocalisation utilisable en conditions hostiles, par exemple pour réaliser du Blue Force Tracking, et ayant le bon goût de ne pas reposer sur une solution GPS (inutilisables en zones couvertes ou parfois en zones hostiles).

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Il s’agit d’une balise magneto-inertielle, existant en plusieurs versions : une version pour le blue-force tracking permettant d’équiper une flotte de véhicules, et une solution en valise PELICAN plus discrète, dont évidemment il est difficile de révéler toutes les caractéristiques sur ce blog. Dans ce dernier cas, ce que l’on peut décrire (car faisant l’objet de communications publiques), c’est que  la balise, d’une autonomie de 3 mois, est capable d’enregistrer sa position tous les 1/100e de seconde, avec une précision de l’ordre de 5m. La balise n’émet pas ni ne reçoit pas de signal, ce qui la rend virtuellement indétectable, et est insensible au brouillage. Elle pèse 150g et est, elle aussi, étanche et également insensible aux chocs et vibrations.

L’innovation consiste ici à avoir développé une centrale inertielle haute précision dans un encombrement réduit et à un coût bien plus faible que celui des systèmes concurrents (environ 100 000 euros pour une centrale inertielle haut de gamme classique) :

Cette société (française  et constituée par d’anciens ingénieurs du LRBA!) a ainsi participé au développement de la dernière centrale de navigation pour bateaux, BlueNaute, de SAGEM.  La technologie est utilisable en tracking, géolocalisation, et guidage.  Avec des applications, bien évidemment, à examiner dans le domaine du guidage de drones autonomes…

Images (c) SYSNAV, 4G Technology