Muscles synthétiques : fort comme un robot

Description du podcast :
durée : 00:59:14 - La méthode scientifique - par : Nicolas Martin - Qu'est-ce qu'un muscle artificiel ? A quoi sert-il ? Quelle application peut-on espérer ? - réalisé par : Elisabeth Miro

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https://www.franceculture.fr/emissions/la-methode-scientifique/la-methode-scientifique-du-mercredi-16-mai-2018

Transcription du podcast :
toute personne qui a vu les vidéos du laboratoire Boston Dynamics a été impressionné voir traumatisé pour certains par ses robots qui court qui tombe qui font des salto qui ouvre des portes et qui encaisse des coups de pied dans les côtes notamment parce que ces questions et bien d'équilibre de balance de stabilité spéciale pour des robots de type humanoide ou animal weed bien ces questions tienne ton grande partie à un secteur de recherche très complexe robotique celui sur les muscles synthétique si la fibre musculaire humaine est un tissu assez simple à reproduire le fonctionnement canapé extrêmement complexe or il n'y a pas d'être venue de l'air des robots sont muscles de synthèse muscles synthétique fort comme un robot c'est le problème auquel nous allons nous appeler dans l'heure qui vient bienvenue dans la méthode scientifique et pour faire un peu de musculation à l'huile de moteur et non pas à l'huile de coude nous avons le plaisir de recevoir aujourd'hui Guillaume Morel bonjour bonjour vous êtes un professeur à l'Institut des systèmes intelligents et de robotique un labo Sorbonne université CNRS et Inserm et nous sommes en duplex depuis les studios de nos camarades de France Bleu à Toulouse avec Philippe soir bonjour bonjour vous êtes directeur de recherche CNRS responsable du département robotique du l'as directeur de l'équipe Gepetto bien trouvé pour désigner laboratoire spécialiste de l'étude du mouvement des systèmes anthropomorphe vous pouvez suivre cette émission va bien comme d'habitude sur les ondes de France Culture et en parallèle sur notre fille twitter est la méthode FC alors ces émissions que nous consacrons souvent le mercredi ici même à la robotique pourrait en fait être renommer j'ai pensé à cela en préparant c'était mission merveilles naturelles du corps humain tellement on se rend compte que quelle que soit la fonction que l'on tente de reproduire et bien notre corps nos cellules nous organisons des petits bijoux de bio-technologie et qui sont extrêmement complexe à reproduire en matière de robotique Guillaume Morel les actionnaires naturel des êtres vivants qu'on appelle les muscles ont des caractéristiques qui sont essentiellement caractériser caractérisé par la versatilité un nombre de situations tout à fait gigantesque celui de la situation de tous les jours alors que les concepteurs de machine artificielle on toujours pensé à optimiser leur machine pour une tâche à particule pourquoi notamment on est capable de faire des actionneurs dans des robots qui réalisent des tâches aujourd'hui dans les usines qui sont tout à fait performant en rapidité enregistrer mais beaucoup moins performant par exemple tu s'agit de faire interagir avec un autre être vivant ou avec des objets donc effectivement d'actionneur en mécanique et en robotique 1 mot peut-être Philippe soir sur ce petit bijou biotechnologique que sont finalement les organes humains les muscles en l'occurrence son terme de ratio effort énergie pour le moment ça c'est extrêmement compliqué à reproduire en robotique alors effectivement le muscle main est une merveille de technologie naturel et donc il est basé sur le glissement de film en de myosine et actine donc sous la libération de l'ATP les têtes des molécule de myosine viennent à accrocher les molécules d'actine et donc c'est filament glisser les uns contre les autres dans les sarcomère est la contraction du muscle et donc ont des propriétés qui sont vraiment comme le disait Guillaume très variés pour arriver à faire des tâches dans lesquelles on va avoir besoin à la fois de précision et de rigidité mais dans d'autres cas pour produire des efforts qu'on appelle excentrique c'est-à-dire au lieu de produire un effort on va arriver à amortir un choc par exemple et se servir de l'effet inverse de dents d'amortisseur que le volume musculaire que c'est pas juste pour produire un effort c'est toute une gamme finalement d'action qui sont pas juste prendre soulever un poids notamment Guillaume Morel sa première chose à laquelle on pense quand on parle Norma muscles naturel voilà donc en mécanique des principes d'actionnement et des muscles il y a deux grandeurs importantes ce sont les forces en effet les déplacements ou de vitesse donc il faut produire du mouvement et il faut pas dire une certaine force le produit de deux vitesses effort c'est ton la puissance de l'action et en effet il existe des actionneurs qui sont entrés spécialisée dans la production de force donc ils vont être capable d'être très fort mais ne peut de déplacement il existe des actionneurs non c'est le contraire non c'est l'inverse c'est-à-dire qui se déplace très vite mais qui produisent très peu de force et puis quand on les utilise pour double mon optic puisque celui-ci l'objet de l'émission je crois une harmonie on est censé son train de d'essayer de choisir l'un ou l'autre de les adapter importante pour nos conversations tout au long de leur Seyssel aussi de la rigidité vous l'avez déjà évoqué et de la précision qui sont inversement proportionnel Philippe soir oui pour des taches de robotique lorsqu'on a affaire à des robots industriels des manipulateurs par exemple qui vont réaliser des tâches extrêmement rapide et précise dans des unités de montage on va avoir besoin que le lien entre le moteur est la masse que l'on va déplacer soit le plus rigide possible pour transmettre les signaux avec des signaux qui ont une fréquence la plus élevé possible donc ça ça va nous faire nous permettre de faire par exemple des taches de soudure extrêmement précis des traits répétable mais à l'inverse on comprend que ses robots vont être très peu capable d'amortir un choc et donc on va avoir besoin pour arriver à par exemple interagir avec l'homme ou réaliser des tâches dans lequel on a besoin d'avoir un contact avec l'environnement par exemple dans la robotique humanoide quand le pied viens en contact avec le sol on va avoir besoin d'un trou duire une quantité d'élasticité de souplesse ou qu'on appelle également compliance c'est tout c'est tout l'enjeu de la robotique déformable de la recherche sur ce qu'on appelle la robotique déformable aujourd'hui avec Guillaume Morel alors la robotique déformable et demande générale et elle a sur l'application où sont sa déclinaison dans le domaine des actionneurs donc on appelle ça des actionnaires compliance des actionneurs à compliance variable donc le premier concept c'est de prendre un actionneur standard celui de concert être rigide et puis de lui à coller un élément de déformation ce qui va faire que on va avoir des capacités de positionnement assez rapide et des capacités d'amortissement de choc mais on peut aussi et c'est une tendance depuis quelques années sophistiqué un peu l'approche et faire des actionneurs Candy arrête de variable c'est-à-dire que cette fois on va mettre un dispositif dans lequel il y a toujours cette actionnaire principal l'élément déformable il y a un actionnaire secondaire qui va permettre de de de de changer cette rigidité donc au cours du temps au cours de l'application le bloc d'actionnement lui-même va avoir un square des capacités de rigidité choix de capacité de déformation si on a besoin ça par exemple dans la robotique humanoide ça aujourd'hui un intérêt assez important pour ce qui est de la robotique humanoide on va bien sûr parler des applications tout au long de cette heure mais Philippe soir évidemment la recherche les actionneurs ne se limite pas à la robotique humanoide en fait on va dépendre on va adapter on va voir quels différents types d'actions parle pour le moment et on pense beaucoup à biomimétisme donc à ce qu'on appelle des actionneurs hydrauliques et pneumatiques ont bien venir mais il y a différents types de recherche des actionnaires qui vont évidemment varier en fonction des applications et de ce qu'on attend de la taille notamment de la puissance que l'on souhaite adapter de la souplesse de la rigidité alors tout à fait en fait il y a différentes échelles au secours on essaye de faire donc tout à l'heure je parlais de ce processus vraiment très ingénieux d'accrochage de la tête de myosine sur la kiné de ce glissement des filaments entre donc l'idée c'est de se dire est-ce qu'on peut arriver à reproduire ce phénomène en essayant de trouver des matériaux qui vont se déformer et par exemple aller s'accrocher faire ce glissement alors fera peut-être pas le faire à un niveau moléculaire parce qu'on n'est pas encore suffisamment avancé technologiquement mais essayer de le faire de façon macroscopique donc a beaucoup de recherche qui est faite à ce niveau-là autour des polymères électronique donc je pense qu'on va développer ses voulais des micros actionneur mais je voulais avant revenir sur ce qu'a dit commencer à développer Guillaume Morel sur la nécessité d'introduire de la compliance et de la compliance variable sur les robots les robots humanoides et tous les robots qui d'une manière générale sont amenés à réaliser des tâches par exemple en N direction avec l'homme et dans ces cas-là on a deux façons de procéder une et c'est d'aller dans le matériau le même dans le hardware c'est-à-dire de fabriquer des actionneurs qui sont eux-mêmes qui ont une technologie mécanique qui permet donc de faire varier la compliance donc ça veut dire qu'on a introduit en ressort en série entre le moteur est la partie actionner la raideur de ce soir on va la changer 60 sa structure soit changer son étirement soit chargé changer la transmission entre le moteur et la pas la partie conventionné donc samedi l'approche où on développe du hardware il y a une autre approche qui est de partir d'un actionneur rigide et de faire ce qu'on appelle de la compliance active c'est-à-dire de développer au niveau du contrôleur les capacités de simuler la présence d'un ressort et donc ça ça va utiliser des cas tueur du Four qui sont placés dans Les Liaisons qui vont mesurer les foires qui réalisent et qui en fonction de sa commande ad calculateur qui peuvent fonctionner à une fréquence très élevée qui va réguler qui vont réguler le mouvement de de du robot pour arriver à retrouver cette propriété de compliance Nokia C2 approche le moral exemple qui est décrit la par Philippe frère on n'est pas du tout dans des défauts faut pas penser que c'est des techniques qui qu'on est en train de développer dans le labo lundi lundi Laboreiro beau aujourd'hui disponible pour les gens qui veulent développer des applications en interaction avec les images c'est un robot qui est développé par la société coca et il prend exactement les principes qui viennent de qui viennent de décrit c'est-à-dire une structure donc là l'entreprise coup café des robots industriels elle a pensé à une structure rigide elle a ajouté ses capteur elle a intégré une capacité des capacités de conflit cela qu'il est aujourd'hui c'est très largement des fois la séparation on va parler à tout à l'heure pour conclure cette introduction sur aujourd'hui quels sont les grands enjeux de la recherche en robotique sur les actionnaires quels sont les endroits où se concentre la recherche quels sont les points d'achoppement entre guillemets de la recherche en robotique sur ses actionnaires à Philippe soir alors principalement nous disions le besoin de se fait sentir d'avoir des actionneurs avec ses capacités de souplesse lorsqu'on a voulu rentrer en interaction avec l'environnement ou lorsqu'on a voulu travailler en interaction avec l'homme les robots industriels aujourd'hui sont extrêmement puissant avec son nom du Redon qui sont dans des cages où ils sont dans des zones dans lesquelles les opérateurs humain ne place pas parce que ça présente un danger trouver le bus donc on veut arriver à faire et c'est ce qui se passe par exemple dans usine Glory avec le robot next-stage au Japon où le robot industriel Baxter ce sont des robots qui inclut de la compliance et qui sont destinés à la cour boutique et donc là il y a vraiment un enjeu très fort Dali réaliser des systèmes sois mécaniquement compliance sois confiant par le contrôle pour arriver à interagir avec l'homme la collection homme robot et c'est tout l'enjeu justement de ne pas se retrouver au contact pour des humains de machine trop rigide qui sont évidemment extrêmement dangereuse pour cette cohabitation voilà c'est juste pour voilà et donc elle et par exemple en terme de robot humanoide donc il y a le très beau prototype qui a été développé par l'Institut italien de technologie visiter le travail de nikos Tsagarakis sur le robot commande dans le projet à Marcy qui est un robot qui ajustement des capteurs compliant qui ont été conçus qui sont à chacune de ses articulations et la laqué qui est très difficile qui va être posé roboticien c'est comment régler cette compliance sur chacun des joints pour que le robot puisse réaliser une tâche donnée donc on veut qu'on comprend que si le robot doit lancer un je la veux un javelot ou si il doit réaliser une tâche de précision tout à l'heure on parlait de soudure ou si c'est un robot qui doit courir et bien on va devoir en fonction des articulations trouver la bonne souplesse donc je suis capable de faire notre système musculaire avec des pères de muscle agoniste-antagoniste il va falloir arrivé à le reproduire et là ça pose des problèmes de réseau dois résoudre des problèmes d'optimisation qui sont extrêmement complexe et donc c'est là donc on a des problèmes de mathématiques très intéressant qui vont se poser et Guillaume Morel selon vous quels sont les endroits où se concentre autres ce que je viens d'écrire ce livre sur les les les Anges de la recherche en actionneur robotique ils sont là où tu l'as dit mais aussi si on prend un peu un peu plus de recul et qu'on regarde un peu plus la recherche dans de l'eau dans les laboratoires il y a effectivement toute la question des matériaux intelligents je pense que ça sera le de la deuxième partie de l'émission c'est-à-dire la ont revolutionne tout on est dans la robotique flexible on en a plus des moteurs des arrangements de la commande de Kiki et un arrangement on va dire optimiser intelligente de deux concepts finalement le classique mais on fait changer la propriété des matériaux pour produire du mouvement pour produire des forces pour produire de l'électricité et on change complètement la façon de penser les actionnaires et les structures métalliques la méthode scientifique et 16h15 dans la méthode scientifique France Culture nous parlons de muscle synthétique ou plus exactement