Les interactions physiques entre humains et robots connaissent une évolution significative dans les secteurs industriels et médicaux. Les chercheurs développent actuellement des solutions novatrices pour améliorer la communication et la sécurité dans ces interactions.
Le projet FITNESS (Flexible IntelligenT NEarfield Sensing Skins), financé par l’Union européenne, vise à optimiser les interactions homme-machine grâce à des solutions d’antennes intelligentes. Ces antennes, basées sur des métamatériaux électromagnétiques innovants, sont conçues pour améliorer la sécurité des travailleurs et les performances des robots.
Sept partenaires, dont l’Institut Fraunhofer pour la physique des hautes fréquences et les techniques radar FHR, collaborent sur ce projet coordonné par l’Université catholique de Louvain en Belgique. L’objectif est de développer des surfaces métamatériaux flexibles et étirables capables de scanner l’environnement proche des robots avec une précision accrue.
Une « peau intelligente » pour les robots
Les antennes métasurfaces sont intégrées dans des substrats fins qui s’adaptent aux contours des robots. Andrej Konforta, responsable du groupe 3D-Print HF Systems à Fraunhofer FHR, indique : «Notre future solution d’antenne se distingue par sa capacité à scanner l’environnement proche, détecter les mouvements et communiquer efficacement avec la station de base sur le site de production.»
Cette technologie permet la formation de faisceaux (beamforming), un processus de contrôle électronique des propriétés de rayonnement d’une antenne. Le faisceau électromagnétique ajustable est ainsi toujours orienté vers la station de base, garantissant un signal plus fort et plus stable, et augmentant la portée du robot.
Des défis techniques à relever
Les chercheurs travaillent sur le développement de nouveaux substrats d’antennes. Les matériaux flexibles actuels présentent des pertes trop élevées dans la gamme des hautes fréquences. L’Université de technologie de Hambourg (TUHH) développe de nouveaux substrats dans le cadre du projet FITNESS, utilisant un mélange de polymères et des polymères avec des particules céramiques intégrées.
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L’objectif à long terme est de créer des antennes métasurfaces auto-calibrantes qui reconnaissent automatiquement leur courbure et leur forme pour assurer une réception optimale du signal et prévenir les problèmes de communication.
Des applications variées
Au-delà de la robotique industrielle, les partenaires du projet envisagent des applications dans l’ingénierie médicale et la robotique d’assistance. Les antennes métasurfaces pourraient aider les robots d’assistance à reconnaître plus précisément les gestes et à interagir davantage avec les humains.
Des utilisations potentielles sont également identifiées dans les équipements de protection individuelle pour la lutte contre les incendies et dans les combinaisons spatiales. Les innovations développées dans le cadre du projet FITNESS ouvrent ainsi la voie à une nouvelle génération de robots plus sûrs et plus efficaces dans leurs interactions avec les humains.
© Fraunhofer FHR/Alexander Balas. Mesure à bande étroite de la tangente de perte d’un polymère
