Potentiel des micro-treillis bio-inspirés pour la conception d'aérostats à parois rigides : une exploration conjointe en fabrication additive et en interaction humain-machine

1. Résumé du projet

Depuis plus d’une décennie, les résultats de la recherche en robotique ont largement percolé vers le quotidien d’une grande partie de la population. Cette introduction rapide dans l’intimité d’utilisateurs non expérimentés présente d’importants défis. Les systèmes doivent d’une part offrir des garanties solides de robustesse, de fiabilité et de sécurité; mais d’autre part, un nouveau champ de contraintes a émergé depuis trois décennies, définissant une problématique entièrement nouvelle, liée aux caractéristiques esthétiques et ergonomiques essentielles à l’acceptation d’un nouveau design. Prenant acte de cet état de fait, le présent projet se situe à la rencontre de l’art, du design et de l’ingénierie. Il vise simultanément à avancer la recherche sur la technologie très récente des micro-treillis métalliques, à explorer le potentiel ergonomique et esthétique de cette technologie dans le cadre spécifique d’aérostats autonomes, et à explorer les applications potentielles de ces aérostats dans des contextes variés.

Contrairement aux robots terrestres, les véhicules aériens sans pilote ont l’avantage majeur de pouvoir circuler sans égard à la configuration du sol, tout en offrant une meilleure perception de l’environnement ; leur pilotage est rendu à la fois plus aisé et plus confortable par l’altitude. Parmi ceux-ci, le dirigeable, utilisé depuis plus d’un siècle, est considéré comme une technologie mature. Elle connaît un regain d’intérêt depuis quelques années, grâce à de nouveaux champs d’applications et à l’apparition de nouveaux matériaux et de nouvelles technologies de contrôle. Les principales barrières à leur adoption restent leur volume important et la fragilité de la membrane de leur enveloppe.

Face à ces contraintes, nous avons décidé d’explorer le concept d’engins volants aérostatiques à enveloppe rigide, auquel nous avons donné le nom d’aérostabiles. Comme pour tout aérostat, l’essentiel de la masse se concentre au niveau des surfaces de l’enceinte contenant le gaz, qui se doit de posséder une densité surfacique très faible. Cela ne présente aucun problème pour une membrane souple, mais la réalisation d’enveloppes à la fois étanches, rigides et suffisamment légères n’est envisageable que depuis quelques années, et ce grâce à l’apparition de matériaux de haute technologie. Les micro-treillis appartiennent à cette catégorie. Constitués de métal ou de polymère, ils atteignent de faibles densités par une configuration en réseau de tiges creuses interconnectées qui permettent d’obtenir des rapports rigidité (résistance) / poids et une capacité d’absorption d’énergie supérieurs à ceux de tous les autres types de matériaux ultra légers.

Face aux nombreux défis que soulève la conception d’aérostabiles à structure micro-tubulaire, nous avons résolu de viser comme premier champ d’application, le contexte de la recherche-création. Les premiers aérostabiles micro-tubulaires seront appelés à réagir aux mouvements de performeurs dans le cadre d’improvisations dansées. Cette application au contexte de la performance/installation artistique se présente ainsi comme un jalon vers le développement d’applications pour d’autres domaines, et permettra d’asseoir la crédibilité de la technologie développée.