Se déplacer sans collisions grâce aux ultrasons

Article du 29 juin 2018 

Cinq capteurs ultrasoniques sur sa tête mesurent en permanence la distance vers les parois.

Grâce aux ultrasons, les dauphins et les globicéphales, avec leur échosondeur naturel, s'orientent même dans les eaux troubles et sombres. Les sous-marins utilisent également la technologie à ultrasons à des fins de localisation. Les capteurs ultrasoniques peuvent calculer des distances, même vers des matériaux transparents et sous l'eau. Le BionicFinWave bénéficie de ces propriétés : Le robot sous-marin de Festo se déplace sans collisions dans un système de tubes en verre acrylique grâce à des capteurs ultrasoniques.

Les capteurs ultrasoniques émettent des ondes sonores dans les hautes fréquences en direction de leur objet cible d'où les ondes sonores sont retournées sous forme d'écho. Les capteurs reçoivent ces signaux et peuvent calculer la distance selon le laps de temps qui s'écoule jusqu'à ce que l'écho revienne. Ce principe de mesure permet de calculer les distances et de déterminer la propre position.

Le robot sous-marin BionicFinWave de Festo utilise cette technique pour se déplacer sans collisions, par des mouvements ondulants de ses nageoires, par un système de tubes transparents. Cinq capteurs ultrasoniques sur sa tête et le système de capteurs inertiels mesurent en permanence les distances vers les parois et sa position actuelle dans l'eau. Un processeur analyse ces données et peut en déduire à quel moment il y a une courbe dans le système de tubes. Il règle les nageoires de sorte que le BionicFinWave nage le plus possible au milieu et ne se heurte pas aux parois.

Mouvement ondulant des nageoires

Pour se déplacer, le BionicFinWave utilise ses deux nageoires latérales. Avec ces dernières, il génère une vague continue, appelée mouvement ondulant des nageoires. C'est ainsi que se déplacent également le turbellarié, la sèche et le gymnarque du Nil dans leur univers maritime. Avec le mouvement ondulant des nageoires, ces animaux maritimes/poissons poussent l'eau vers l'arrière, créant ainsi une course d'avance.

Nageoires souples en silicone

Les nageoires du BionicFinWave sont entièrement coulées en silicone et se passent d'entretoises ou d'autres éléments de support. Ainsi, elles sont extrêmement souples et peuvent réaliser des mouvements de vague fluides à l'instar des modèles naturels. Elles sont fixées à gauche et à droite à chaque fois sur neuf petits bras de levier qui ont un angle de braquage de 45 °. Les bras de levier sont entraînés par deux servomoteurs montés dans le corps du robot sous-marin. Deux arbres d'entraînement adjacents transmettent la force vers les leviers de sorte que les deux nageoires puissent être en mouvement individuellement. Ainsi, elles peuvent générer différentes ondulations.

Pour faire un virage, la nageoire extérieure se déplace par exemple plus rapidement que la nageoire intérieure, comparable avec les chaînes d'une excavatrice. Un troisième servomoteur sur la tête du BionicFinWave commande le fléchissement du corps, lui permettant de nager vers le haut et le bas. Les arbres d'entraînement et les articulations sont fabriqués en une pièce via l'impression 3D et sont par conséquent souples et aptes au fléchissement.

Le BionicFinWave se déplace sans collisions par le système de tubes grâce à des capteurs ultrasoniques.
Le BionicFinWave se déplace sans collisions par le système de tubes grâce à des capteurs ultrasoniques.