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Electronique, robotique : l'incontournable question de l'intégration et de l'autonomie



Publié par La Rédaction le 15 Juin 2015

Smartphone en tête, notre quotidien est rempli d’objets de plus en plus « intelligents ». L’électronique se niche jusque dans les e-cigarettes qui permettent de « vapoter » à l’aide d’une micro-batterie. L’heure est également au développement de l’automatisation embarquée dans les domaines de la construction automobile, l’aéronautique, l’armement, l’électroménager, les transports ou le secteur médical. Ces révolutions technologiques impliquent une recherche accrue sur les systèmes d’alimentation de ces équipements électroniques et robotiques dont nous n’arriverons bientôt plus à nous passer.



High capacity USB external battery charger (CC Licence)
High capacity USB external battery charger (CC Licence)
Des modes de vie et des technologies

Un des gros défis des fabricants de smartphones, et autres objets high-tech de notre quotidien, est de permettre une utilisation continue de ces petits bijoux. S’ils sont de plus en plus perfectionnés, ils sont aussi de plus en plus énergivores. Or, ces appareils doivent tenir la route face aux modes de vie hyper connectés qui exigent une endurance et une mobilité à toute épreuve. Et l’heure ne semble pas être au « consommer moins », même si un fabricant russe a eu l’idée de proposer un écran e-ink qui ne consomme absolument rien tant que l’image affichée ne bouge pas. Mais le système est contraignant : l’écran n’affiche que le noir et blanc et n’est pas lisible dans l’obscurité. Pas sûr donc que ce concept séduise les consommateurs 2.0. Aussi les professionnels du secteur planchent donc sur des solutions de stockage innovantes pour ces appareils électroniques et robotisés. Ces derniers doivent faire face à de nombreuses contraintes : miniaturisation, nomadisme, connectivité… le cahier des charges est épais. « Nous analysons et testons beaucoup d’électrochimies disponibles sur le marché. Cela nous permet d’être à l’affût des innovations et de répondre à des besoins très différents, en termes de puissance, de durée de vie, d’usage ou d’environnement », explique ainsi Gilles Ramzeyer, directeur de la division stockage d’énergie pour Forsee Power, intégrateur francilien de système de batteries. Avec un impératif dans tous les esprits : la sécurité. « Nous fabriquons, testons, intégrons en France afin d’intégrer l’impératif de sécurité dès le début du cycle de vie de la batterie. Il s’agit de garantir une proposition technique sérieuse et non de faire des réductions de coûts de quelques pourcents au détriment de la sécurité », ajoute encore le responsable de Forsee Power.

Etendre la durée vie et innover

Le marché de l’alimentation énergétique et électrique est en pleine mutation pour offrir des innovations capables d’être intégrées aux dernières technologies. C’est le cas de la start-up israélienne StoreDot qui a développé une technologie qui permettrait de charger un smartphone en 30 secondes. Cette prouesse est possible grâce aux "Nanodots", la spécialité de la start-up israélienne : de minuscules molécules bio-organiques synthétisées chimiquement. Ce procédé permettrait d'améliorer de manière considérable la capacité de chargement et donc la réduction du temps de rechargement. Certains fabricants de téléphone sont à l’affût de ces techniques qui pourraient bouleverser le marché : StoreDot a reçu plusieurs millions de dollars de la part d’un fabricant de téléphone asiatique pour sortir ses produits d’ici 2016. Le PDG de la start-up, Dr Doron Myersdorf affirme que cette technologie pourrait s’étendre aux batteries de voitures électriques ou révolutionner le domaine du stockage de données ou du médical.

Des batteries au lithium nouvelle génération, plus petites, plus légères et plus performantes, sont quant à elles qualifiées de saint Graal par les chercheurs de Stanford qui les ont développées. Au cœur de cette découverte, un « bouclier de carbone » nanoscopique qui permet de renforcer la conductivité des électrons et réduire les pertes. Autre système de demain, les « biopiles » constituent une piste intéressante afin de créer des systèmes autonomes. « Il y a une croissance exponentielle des recherches dans le monde dans le domaine des piles bactériennes », explique Frédéric Barrière, un chercheur qui travaille dans le cadre du projet européen Plant Power. En effet, des bactéries "digèrent" les molécules organiques et transfèrent les électrons produits à l'anode de la pile pour produire de l'électricité. Ces innovations intéressent à la fois la médecine, pour alimenter pacemakers ou des organes artificiels, mais aussi la robotique.

Donner vie aux robots de demain

En effet, dès 2004, une équipe de « l’University of West England » a mis au point un « robot carnivore », ouvrant alors la voie à une autonomie extensive : EcoBottl, de son petit nom, tire son énergie des mouches qu’il digère grâce à huit piles à combustible microbien. Cette opération libère des électrons qui sont à leur tour exploités pour produire de l'électricité. Tous les espoirs sont donc permis du côté de la robotique, terrain particulièrement exigeant sur le plan de la mobilité et de l’autonomie.

Car la robotique s’invite dans notre quotidien où tout est toujours plus automatisé. Le champ de la robotique s’étend progressivement de la robotique industrielle jusqu’à la robotique domestique ou médicale. Jusqu’à rejoindre la fiction ? Le Japon est passé maître dans cet art et propose des robots humanoïdes tout terrain dans les hôtels afin d’accueillir les clients mais également dans les hôpitaux afin d’accompagner les personnes malades ou âgées. En France aussi, la recherche pour l’assistance aux personnes se développe, mais avec également de nouveaux impératifs de fiabilité et de sécurité propres aux différents secteurs. Conséquence de cette démocratisation des usages, des batteries complexes et fragiles sont désormais entre les mains du plus grand nombre. « Ce qui constitue un enjeu aujourd’hui n’est donc pas forcément la technologie, mais la manière dont elle est utilisée. Une sécurité à toute épreuve impose des procédés très rigoureux. Il faut notamment être très vigilant face au risque d’emballement thermique. Une technologie mal pensée ou mal dimensionnée, c’est une technologie contraignante à installer voire inutilisable », confirme le directeur de Forsee Power. « La sécurité est une condition sine qua non pour avancer », résumé plus loin Gille Ramzeyer. Les professionnels du secteur rivalisent donc de créativité afin de répondre à toutes les exigences en matière de sécurité et de fiabilité de ces nouveaux « auxiliaires » des professionnels ou des particuliers.

Moins connu du grand public, le secteur de la défense et de la sécurité occupe également une large part du terrain de l’innovation en matière de système d’alimentation. Les armées sont déjà de grandes consommatrices de piles et batteries divers. Mais les drones-robots sont en train de devenir indispensables sur et en dehors des champs de bataille, ce qui a encouragé la R&D pour la robotique aéroterrestre. « Les applications militaires de la robotique n’en sont encore qu’à leurs débuts, mais les défis à relever sont déjà nombreux en termes d’intégration, de puissance et donc de densité d’énergie. Et si les demandes portent essentiellement sur l’accroissement de l’autonomie, la sécurité est bien évidemment la seconde préoccupation », explique ainsi Frederik Baudrier, directeur de la division Batteries portables et mobiles de Forsee Power. L’intégrateur de batteries francilien équipe notamment les drones Nerva, premiers produits de la gamme Nexter Robotics. « Nexter Robotics répond ainsi au besoin, exprimé par les armées françaises mais également internationales, de robots de petite taille, affectés notamment à des tâches de reconnaissance et de lutte anti-EEI (Engins Explosifs Improvisés, en ouverture d'itinéraire) », a expliqué Nexter Systems pour justifier son entrée remarquée sur la marché des drones. Outre-Atlantique, régions notoirement plus en avance que le Vieux Continent sur les utilisations opérationnelles de drones, la société de robotique Knightscope a par exemple déployé au moins cinq de ses robots patrouilleurs Knightscope K5 dans la Silicon Valley dont l’objectif est d’aider à assurer la sécurité des lieux. K5 affiche une autonomie confortable de 24 h et se montre capable de communiquer en WiFi ou par téléphonie mobile.

Loin de la vision futuriste de robots aux ambitions hégémoniques (l’IA nécessaire n’est pas encore là...), l’avenir est donc à une autonomie et intégration accrue dans le domaine de l’électronique et de la robotique. Et les progrès sont croissants s’agissant des systèmes de stockage d’énergie. Reste à savoir précisément quelles applications nous voudrons donner à ces innovations. Et là, seule notre imagination nous limite.















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