maxon Story
Des bras flottants intelligents
Ils se déplacent comme des serpents et atteignent des endroits trop exigus ou dangereux pour les humains. Les puissants bras robotisés de la société HiBot, basée à Tokyo, permettent de franchir une nouvelle étape dans l´inspection, la maintenance et la réparation.
Par le passé, la maintenance était un point négligé lors de la construction d´installations industrielles, de bâtiments ou de ponts. L´entretien des objets anciens est ainsi difficile et coûteux. Mais, grâce aux robots modernes MRO (pour «Maintenance, Repair and Overhaul», maintenance, réparation et révision), les dommages peuvent être détectés, inspectés voire prédits à un coût raisonnable. Cela permet de prolonger l´utilisation des infrastructures essentielles et d´éviter les pannes et les accidents. Michele Guarnieri, PDG de HiBot, explique: «Dans le principe, nous sauvons des vies mises en danger par une maintenance qui a mal tourner.» Comme le montre l´histoire de son entreprise, la sécurité de l´inspection elle-même a aussi son importance.
En mission à Fukushima
En collaboration avec le professeur Hirose de l´Institut de technologie de Tokyo, dont HiBot était au départ une spin-out, l´entreprise a mis au point un bras à longue portée doté de plusieurs ramifications qui a été utilisé lors du démantèlement de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi en 2016. Pendant deux semaines, le robot a tourné des vidéos et collecté des données en 3D à l´intérieur du bâtiment du réacteur détruit par une explosion d´hydrogène après le tsunami de 2011. Les spécialistes contrôlaient à distance l´inspection de l´usine en envoyant des commandes de haut niveau en temps réel. Les données obtenues lors de la mission ont impressionné par leur niveau de détail et ont facilité la planification et le suivi de l´enlèvement des gravats.
La radioactivité du site empêchait évidemment d'impliquer du personnel dans cette tâche majeure. Du fait du rayonnement important, les entraînements et l´électronique devaient aussi être protégés des rayonnements et ont donc été logés à la base du manipulateur.
Une maintenance multi-dimensionnelle
HiBot a développé son Float Arm, fin et léger, en s'appuyant sur l´application de Fukushima. Contrairement aux manipulateurs classiques et encombrants, il s'assemble facilement sur différentes plates-formes ou grues, et il est utilisable dans des espaces confinés. Il a une longueur de 7,5 mètres et son design ingénieux ressemble à des tendons d´une main. Plusieurs brevets sont d´ailleurs en instance concernant son concept unique de compensation du poids.
La version de base est équipée d´une caméra d´inspection et d'un puissant zoom optique, d´une sonde à ultrasons, d´un capteur 3D et de caméras de navigation réparties le long du corps. Selon l´application, les caméras peuvent être remplacées notamment par des caméras infrarouges ou de simples outils de maintenance. Ainsi, le Float Arm peut aussi exécuter des tâches liées à l´inspection: du nettoyage ou du revêtement des réservoirs de carburant à l´inspection par ultrasons des tuyaux dans les racks élevés, et à l´inspection visuelle des récipients sous pression.
Les données relevées par les nombreux capteurs permettent la navigation (qui est aussi possible de manière semi-autonome) et la construction de modèles 3D des équipements. Les missions d´inspection planifiées sont ainsi plus sûres et plus rapides.
Le robot amphibie
La vitesse est un critère important dans l´aviation. Ainsi que l´explique Michele Guarnieri: «Nous développons actuellement un Float Arm pour l´inspection des avions. Qu'il doive se déplacer dans le fuselage, dans les réservoirs de carburant des ailes ou à l´intérieur d´autres espaces clos, ce bras d´inspection est une alternative rentable aux systèmes d´inspection conventionnels qui prennent beaucoup de temps.»
La demande en équipements d´inspection efficaces et fiables est également élevée dans d´autres secteurs. Le PDG estime que le marché des essais non destructifs et de l'inspection représentera 12,6 milliards de dollars par an d´ici 2024. HiBot développe par exemple actuellement des robots amphibies pour les environnements difficiles de type canalisations inondées ou conduites de chaudières. L´équipe, qui compte désormais plus de 30 collaborateurs, teste par ailleurs un robot inspecteur rampant ultra-mince. Le Squid (calamar en français), par exemple, a été développé pour être utilisé dans des tuyaux de 50 millimètres, dans l´industrie chimique.
Analyse des données avec intelligence artificielle
Étant donné qu´un outil moderne ne suffit pas pour répondre aux exigences actuelles de la MRO, une plateforme intelligente combine les robots de terrain avec des services intelligents. HiBox permet aux utilisateurs de visualiser, d´analyser et de traiter les données d´inspection en utilisant l´apprentissage automatique pour identifier les défauts en toute autonomie. Cet outil virtuel ne se contente pas d'être un simple logiciel et offre une intégration transparente avec le matériel. Ainsi, la navigation autonome, la surveillance de l´état de santé du robot et d´autres services permettent à l´utilisateur d´exploiter les robots au maximum. HiBox sert à la fois à établir le suivi de ce qui a été inspecté et à comparer les données obtenues par les différents processus d´inspection. Cela permet non seulement la maintenance prédictive des infrastructures, mais aussi la surveillance des robots en fonction de leur état.
Un tel système clé en main provenant d´un seul et même fournisseur accélère le travail de MRO, et la création de rapports optimise ces qualités. Michele Guarnieri ajoute: «En intégrant de plus en plus d´outils intelligents, le modèle HiBox évoluera pas à pas.» En outre, les spécialistes de la robotique de Tokyo lanceront bientôt un modèle commercial de «robot-as-a-service», comprenant une assistance en temps réel dans le monde entier.
Positionnement de jusqu´à 16 axes
Tout en utilisant des technologies sophistiquées comme la commande de robots en forme de serpent, la localisation et cartographie simultanées ou la fusion de capteurs, HiBot mise exclusivement sur des entraînements maxon. Hiroshi Ito, ingénieur de projet chez maxon Japon, se souvient: «Lors de toutes les années de tests, la précision, la fiabilité et la large gamme de produits des entraînements maxon ont convaincu l´équipe de HiBot. Pour garantir une portée et une mobilité acceptables, les entraînements, à l´instar du Float Arm lui-même, doivent être légers et compacts, tout en délivrant un couple relativement élevé.» En fonction de la distance à atteindre, un Float Arm se compose de dix à seize axes, positionnés par des moteurs sans balais de type EC 9.2 flat, EC 20 flat, EC 32 flat et EC 45 flat.
L´un des principaux enjeux était d´intégrer l´électronique dans le cadre sans en affecter la masse ni l´équilibre, afin que le Float Arm puisse travailler sans restriction. La phrase de l´aphoriste suisse Walter Fürst, bien qu´issue d´un autre contexte, est tout à fait appropriée: «Le possible commence là où s'arrêtent vos bras». Pour notre application, il s´agit évidemment du bras de la personne qui commande le robot.