ENGINEERINGNET.BE - La digitalisation et l’automatisation ne sont plus des nouveautés, mais continuent de progresser à grande vitesse, tandis que l’intelligence artificielle et les robots humanoïdes captent systématiquement l’attention. Nous avons également perçu un courant de fond vers davantage d’ouverture - sans enfermement technologique - et une quête d’autonomie, y compris dans le domaine de l’énergie.
Le sens du toucher
L’importance des capteurs et de la collecte de données ne peut être sous-estimée dans l’évolution de l’automatisation vers l’IA physique. Pensons notamment au sens du toucher dans les pinces et les « mains » des robots.
Après dix ans de recherche, NanoSen, fondée en 2022 comme spin-off de l’Université technique de Chemnitz, a lancé en 2024 la commercialisation de ses feuilles souples revêtues de nanocomposites polymères, utilisées comme capteurs dans diverses applications de pression. La pression modifie la conductivité électrique des nanocomposites dans l’élastomère. « Nous mesurons la variation d’impédance sous pression. » Des pressions allant de 1 gramme à 20 kg peuvent être détectées. La production à Chemnitz permet de fabriquer des « feuilles capteurs » de 0,4 mm d’épaisseur jusqu’à 40 cm sur 45 cm, ainsi que des formats plus petits découpés dans n’importe quelle forme.
La feuille supporte 20 millions de cycles, est résistante aux produits chimiques et hydrophobe, fonctionne entre -20 °C et 70 °C avec une déviation de 1 %. Sous la feuille se trouvent plusieurs circuits imprimés, explique le CEO Dr Rajarajan Ramalingame. Sur le stand, un mini-cobot équipé d’une pince dotée de « sens du toucher » était présenté. À l’écran, la distribution de pression sur la surface de préhension apparaissait en couleurs. Une autre démonstration montrait une plaque au sol révélant la répartition de la pression des pieds lorsqu’on se tient dessus. Ce capteur peut par exemple être intégré dans les pales d’éoliennes. L’entreprise compte neuf collaborateurs. NanoSen a récemment conclu un partenariat avec la société canadienne Sarcomere Dynamics, qui a développé avec ARTUS Lite une main humanoïde à cinq doigts et 20 degrés de liberté — bientôt équipée, probablement, du sens du toucher de NanoSen.
Agile Robots présentait un robot manipulant un câble électrique — tension, relâchement, etc. — entre deux pinces. La pince était équipée de la technologie tactile « GelSight » (issue du MIT). Au-dessus de la couche de gel se trouve un motif de points, et en dessous une caméra qui capte la déformation de ce motif. À partir de cette image, diverses informations sont déduites.
Delfa Systems, basée à Neunkirchen, produit un polymère électroactif avec lequel elle recouvre un film en silicone ensuite assemblé en capteur pour mesurer mouvements et pressions. L’entreprise propose différents types de capteurs. Outre ses bandes souples classiques, elle combine plusieurs bandes pour capter les mouvements dans toutes les directions. Une « pyramide » de trois bandes permet ainsi de mesurer des mouvements en 3D.
Cette jeune entreprise, fondée en 2022, compte aujourd’hui six collaborateurs et s’adresse à plusieurs marchés, notamment la robotique, mais aussi les infrastructures et la maintenance. Leurs capteurs mesurent par exemple les joints de dilatation des ponts, qui se dilatent avec la chaleur — mais trop, c’est trop. « Nous sommes surtout actifs en Allemagne et en Europe. Nous ne vendons pas aux États-Unis, où les problèmes d’assurance sont trop nombreux. Si la Chine est dirigée par des ingénieurs, les États-Unis le sont par des avocats. »
Capteurs photoniques
Capteurs photoniques
Puisque nous parlons de maintenance… Sentea, une spin-off de l’Université de Gand, utilise des fibres optiques dans lesquelles elle intègre des capteurs optiques — des capteurs à réseau de Bragg (FBG) — ainsi que sa puce photonique pour mesurer forces (pression, déformation, température, vibrations, tension, etc.) à une fréquence de 24 kHz. L’avantage de cette technologie est son immunité aux champs magnétiques. Par exemple, une fibre optique équipée de plusieurs capteurs est intégrée dans un roulement pour en surveiller le fonctionnement. L’entreprise, fondée en 2018, compte aujourd’hui 12 collaborateurs et réalise un chiffre d’affaires d’environ un million d’euros.
Parmi ses clients figurent notamment Siemens, SKF, le fabricant d’éoliennes Vestas (pour surveiller la flexion des pales), les chemins de fer indiens (roues, essieux), ou encore la construction navale (surveillance de pompes). Inconvénient : la technologie reste encore peu connue sur le marché, ce qui nécessite un important travail de sensibilisation. De plus, les secteurs intéressés sont souvent fortement réglementés, avec des délais de mise en œuvre très longs — notamment dans l’aéronautique. Autre avantage : une fibre utilisée pour la mesure peut simultanément servir à des applications de communication, par exemple dans l’automobile.
Corps égocentrique
Sur le stand du DFKI (Kaiserslautern), Stephan Krauß porte un casque de sécurité. Deux caméras fisheye intégrées dans la visière enregistrent ses mouvements. Sur l’écran de démonstration, ceux-ci sont immédiatement traduits en un mannequin stylisé. Le système n’utilise ni balises, ni marqueurs, ni trackers, ni caméras externes. Ce système de capture de mouvement « égocentrique » repose sur des algorithmes intelligents qui reconstruisent en temps réel la posture du porteur. Il compense les occlusions et combine les informations visuelles avec des données issues de capteurs supplémentaires (inertie/accélération) pour obtenir une reconstruction stable. Les applications envisagées incluent les avatars pour les environnements XR, l’analyse des mouvements dans le sport et la rééducation, la téléprésence, la collaboration dans des environnements virtuels ou encore l’entraînement de robots. Développé en collaboration avec RICOH.
Le son
La société néerlandaise Sorama développe depuis 2009 des « microphones » pour la détection et le monitoring sonore, tant dans les villes que dans l’industrie. Elle peut détecter des fuites de gaz, mais aussi réaliser des inspections mécaniques pour déterminer, par exemple, le degré d’usure de roulements à partir de leur signature acoustique. Ces capteurs peuvent être fixes ou mobiles. L’entreprise a conçu un dispositif en forme de « pistolet » équipé d’une surface comportant 64 microphones et une caméra. Sur un écran, les données visuelles et sonores sont combinées, avec la possibilité de se concentrer sur un spectre spécifique. Ces microphones ont déjà été intégrés à SPOT, le robot-chien de Boston Dynamics, pour des rondes d’inspection autonomes. Sorama, qui maîtrise à la fois le matériel et le logiciel, emploie aujourd’hui près de cent personnes à Eindhoven et au Texas.
Calcul neuromorphique
« Il n’y a pas assez d’énergie sur la planète pour automatiser tout le computing », affirme le Dr Vikas Rana, du Peter Grünberg Institute au Forschungszentrum Jülich. Il faut donc trouver une alternative moins énergivore aux GPU, initialement conçus pour les applications graphiques et ensuite utilisés pour le deep learning. Pour les applications d’IA, une nouvelle approche est nécessaire. Le chercheur s’inspire de l’architecture du cerveau humain, qui traite et stocke les données simultanément. Plusieurs technologies sont envisageables, dont celle des memristors. Ce type de composant combine résistance et mémoire : sa résistance varie en fonction du courant et il conserve cette valeur même lorsque le courant est coupé.
« Nous développons une architecture qui, nous l’espérons, consommera mille fois moins d’énergie. » Cette technologie est déjà utilisée dans le marché de la mémoire, où elle surpasse la mémoire flash. « Il faudra encore 5 à 10 ans pour combiner mémoire et calcul », prévient-il, évoquant les défis de développement et de commercialisation. Rana est cofondateur de la start-up Automaton Engine (Æ), qui développe un système d’IA en périphérie (edge AI), une puce en silicium économe en énergie permettant aux machines de prendre des décisions rapides, fiables et en temps réel. Le niveau de maturité technologique TRL 5 aurait déjà été atteint.
