GM présente Robonaut 2, le premier humanoïde de l'espace

Près de 200 personnes issues de 15 pays différents se sont rendues sur la Station spatiale internationale, mais la station orbitale n’a accueilli, jusqu’ici, que des membres d’équipage humains.

Robonaut 2, la dernière génération de Robonaut, assistants robotiques des astronautes, s’apprête à embarquer sur la station spatiale à bord de la navette Discovery, lors de la mission STS-133. Ce sera le premier robot humanoïde dans l’espace. Pour l’instant, bien sûr, sa vocation principale est de montrer aux ingénieurs comment les robots experts se comportent dans l’espace. Pourtant, on espère que, grâce aux progrès et améliorations, il puisse un jour s’aventurer à l’extérieur de la station et aider les astronautes à effectuer des réparations et apporter des améliorations, ou encore participer à des travaux scientifiques.

R2 - c’est le nom de ce robot - sera lancé à l’intérieur du module permanent multi-usages Leonardo, qui sera rempli de vivres et d’équipements à destination de la station, puis installé de manière permanente dans la section Unity. Une fois R2 sorti de son contenant – probablement plusieurs mois après son arrivée, il fonctionnera d’abord au sein du laboratoire Destiny pour des essais opérationnels, mais au fil du temps, son territoire ainsi que ses applications pourront s’étendre. Il n’est pas prévu que R2 revienne sur terre.

Historique

Les travaux sur le premier Robonaut ont commencé en 1997. L’idée était de construire un robot humanoïde qui serait capable d’assister les astronautes lors de tâches pouvant être facilitées par une aide supplémentaire, ou de s’aventurer pour effectuer des tâches, soit trop dangereuses pour que les membres de l’équipage s’y risquent, soit trop banales pour que ceux-ci y perdent leur temps. Le résultat fut R1, le prototype d’un robot semblable à un être humain pouvant effectuer des tâches de maintenance ou être installé sur un support roulant, afin d’explorer la surface de la lune ou de Mars. Durant l’année 2006, R1 fut utilisé dans de nombreuses expériences, dans une variété d’environnements de tests en laboratoire et sur le terrain, qui ont prouvé que le concept d’un assistant robotique était valable. La même année, General Motors faisait savoir qu’il s’intéressait au sujet. L’équipe de General Motors était alors déjà en train de travailler au développement de ses propres robots experts. Après avoir vu ce que la NASA avait déjà accompli, GM leur proposa de travailler en collaboration. Un accord, le « Space Act Agreement », fut signé en 2007 pour permettre à GM et à la NASA de mettre en commun leurs ressources et de travailler ensemble à la nouvelle génération de Robonaut.

En février 2010, R2 fut dévoilé – un robot humanoïde plus rapide, plus habile, plus avancé technologiquement, que tous les robots humanoïdes conçus précédemment. Son potentiel fut rapidement reconnu, et on lui fit de la place sur l’une des quelques dernières missions de navette pour le mener jusqu’à la station spatiale. C’est là-bas qu’il fera l’Histoire, en tant que premier robot humanoïde dans l’espace, et qu’il contribuera au progrès, puisqu’il fournira aux ingénieurs un premier aperçu de la manière dont un robot humanoïde se comporte en l’absence de gravité.

L’avenir

La première mission de R2 aura lieu à bord de la Station spatiale internationale. Les conditions à bord de la station spatiale fourniront un terrain d’essai idéal pour évaluer le travail des robots au coude à coude avec des humains, en microgravité. Une fois que cette première mission aura été menée à bien à l’intérieur de la station, des mises à jour logicielles pourront être effectuées et les membres inférieurs ajoutés, permettant à R2 de se déplacer et finalement de travailler à l’extérieur, dans le vide spatial. Cela permettra à la NASA de mieux comprendre les capacités robotiques pour envisager les missions futures dans l’espace lointain.

Suite à l’évolution de la technologie de R2, des robots similaires pourraient être envoyés plus loin dans l’espace, pour tester le système dans des conditions thermiques et de radiations plus extrêmes. Un jour, R2 pourrait entretenir les satellites de communications, météorologiques et de reconnaissance, offrant des avantages directs pour la Terre.

La prochaine étape pour les robots tels R2 serait d’explorer les objets géocroiseurs, comme les astéroïdes et les comètes, et enfin, Mars et les lunes de Mars. Le robot servira d’éclaireur, en fournissant des cartes détaillées et des échantillons du sol, et en commençant les travaux sur les infrastructures dont les astronautes pourraient avoir besoin. L’équipe qui suivrait serait ainsi beaucoup mieux préparée à l’exploration à venir.

Cette évolution des possibilités pour l’exploration robotique et humaine rendra possible une mission à la surface de Mars. Ce partenariat entre humains et robots permettra aux missions sur Mars d’être menées en toute sécurité par une équipe plus petite, sans sacrifier les ambitions et les résultats de la mission.

Il existe une progression logique pour la prochaine génération en matière d’exploration spatiale. Le premier abord d’une nouvelle destination se fait d’abord grâce au télescope, puis à travers les yeux d’un précurseur robotique tel R2, qui sera enfin suivi par l’arrivée d’explorateurs humains. Les humains et les robots explorant le système solaire ensemble pourront offrir de bien meilleurs résultats que ceux qu’ils pourraient atteindre seuls, ouvrant la voie à un avenir prometteur, riche en découvertes.

Caractéristiques

Matériaux: Principalement de l’aluminium et de l’acier, et des matériaux non-métalliques.
Poids: Environ 150 kilos
Hauteur: Environ 1 mètre (de la taille à la tête)
Largeur des épaules: 78,7 centimètres
Capteurs: + de 350, au total
Processeurs: 38 Processeurs PowerPC
Axes de rotations: 42, au total
Vitesse: Jusqu’à 2 mètres par sec

En quoi les Robonaut sont-ils faits ?

Un robot conçu pour travailler avec des humains et utiliser des outils humains doit ressembler, par défaut, à un être humain. Cependant, la tête de R2 ne contient pas son cerveau, mais son équipement de vision.

Le cou de R2 possède 3 axes de rotation, lui permettant de regarder à gauche, à droite, vers le haut, ou vers le bas.

Chaque bras mesure environ 81 cm de longueur, donnant à R2 une envergure totale de 2,4 m.

Derrière la visière de R2 se trouvent quatre caméras en lumière visible –deux pour fournir une vision stéréoscopique au robot et à ses opérateurs, et deux caméras auxiliaires.

Une cinquième caméra infrarouge est située au niveau de la bouche, permettant la perception de la profondeur.

Chaque bras possède 7 axes de rotation et peut soulever 9 kg dans toutes les poses, soumis à la gravité terrestre.

Sur Terre et dans la station spatiale, le sac à dos de R2 contient son système de conversion de l’énergie, lui permettant d’être branché sur secteur. A la surface d’une autre planète - ou sur la lune ou un astéroïde - le sac à dos contiendrait les batteries du robot.

Les mains de Robonaut 2 possèdent 12 axes de rotation – le pouce possède 4 axes de rotation, l’index et le majeur chacun 3 axes de rotation, l’annulaire et l’auriculaire, 1 chacun. Chaque doigt possède une force de préhension de 2,2 kg.

R2 pense littéralement avec son estomac. Avec une tête remplie de caméras, le seul espace disponible pour accueillir un cerveau est le torse du robot.

Revu pour l’espace

R2 a été conçu comme un prototype destiné à être utilisé sur Terre, de manière à pouvoir étudier ce qui serait nécessaire pour parvenir à envoyer un robot dans l’espace. Cependant, lorsque R2 fut dévoilé, les responsables de la mission ont été si impressionnés qu’ils ont décidé d’aller plus loin et de l’envoyer sur la station spatiale – non sans y avoir préalablement apporté quelques améliorations. Les matériaux utilisés pour la peau ont été changés afin de répondre aux critères plus rigoureux de la station en matière d’inflammabilité ; une protection a été ajoutée pour réduire l’interférence électromagnétique ; et les processeurs ont été améliorés afin d’augmenter la tolérance du robot aux radiations. Les ventilateurs d’origine ont été remplacés par des ventilateurs plus silencieux, respectant les restrictions sonores de la station, et le système électrique a été refait pour fonctionner sur le courant continu de la station, plutôt que sur le courant alternatif utilisé au sol.

Test de préparation à l’espace

Avant d’être déclaré prêt à affronter les rigueurs du vol spatial, R2 a été mis à l’épreuve afin de s’assurer que le robot pourrait à la fois supporter cet environnement et y séjourner sans dommages. Des tests ont été faits afin de s’assurer que le robot n’était pas trop bruyant, qu’il n’émettait pas d’ondes électromagnétiques pouvant interférer avec les autres systèmes de la station, et qu’il pourrait fonctionner correctement sur le système d’alimentation électrique de la station. Il a également subi des tests de vibration simulant les conditions auxquelles il serait soumis lors de son lancement à bord de la navette spatiale Discovery, afin de s’assurer qu’il était fin prêt pour le trajet.

Travailler à bord de la station

Le rôle principal de R2 au sein de la station spatiale sera d’abord expérimental. Le robot commencera sa vie dans l’espace au sein du laboratoire Destiny, où il sera soumis à des tâches et des opérations similaires à celles déjà exécutées sur Terre, permettant ainsi aux ingénieurs de résoudre les problèmes posés par le fonctionnement d’un robot humanoïde expert dans l’espace. Si R2 se montre compétent, le robot évoluera peut-être vers des tâches de maintenance dans la station, tels que passer l’aspirateur ou nettoyer les filtres. Et grâce aux améliorations qui pourraient lui permettre de fonctionner dans le vide spatial, il sera peut-être aussi capable d’effectuer des réparations à l’extérieur de la station, ou simplement d’aider les astronautes durant leur travail à l’extérieur.

Contrôle/Fonctionnement

Les opérateurs de R2 disposent de plusieurs options concernant la gestion du robot. L’équipage de la station, ainsi que les opérateurs présents au sol, pourront faire fonctionner R2. Cependant, l’une des améliorations de R2 par rapport à la génération précédente de Robonaut, est qu’il n’a pas besoin d’une surveillance constante. En prévision d’une destination future dans laquelle la distance et le temps poseraient des problèmes de gestion continue, R2 a été conçu pour commencer des tâches et les mener à bien de manière autonome, avec des contrôles d’état périodiques.

Les nouvelles frontières

Partout où les astronautes vont ou souhaitent aller, R2 constituera un atout. Les possibilités sont infinies. R2 peut devancer ses homologues humains afin d’identifier les lieux sûrs et de préparer l’arrivée de l’équipe. Il peut travailler côte à côte avec les astronautes une fois arrivés là-bas, offrant une aide supplémentaire pour les activités risquées ou impliquant une perte de temps précieux pour l’équipage. Il peut être implanté dans un endroit, ce qui est l’objectif initial de son séjour dans la station. Il peut aussi être installé sur une base mobile – R1 a été, pendant un temps, installé sur un Segway et un châssis à quatre roues. Les jambes de R2 sont déjà en cours de développement.