UP' Magazine L'innovation pour défi

Le premier haut-parleur fonctionnel fabriqué en 3D

Nous n'avons pas fini d'entendre parler d'objets réalisés par imprimantes 3D. En voici une illustration assez impressionnante : le premier haut-parleur entièrement fabriqué à partir d’une imprimante 3D.

C'est une équipe d’étudiants de l’université Cornell aux USA qui, en utilisant divers types d’encres conductrices, ont créé l’ensemble des pièces, intégrant de façon transparente les pièces en plastique, conductrices et magnétiques, et prêt à l'emploi dès qu'il sort de l'imprimante. Ce projet a été mené par Apoorva Kiran et Robert MacCurdy, étudiants en génie mécanique, qui travaillent avec Hod Lipson, professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial et l'un des principaux innovateurs dans impression 3D et qui est à l’origine du concept d’imprimante 3D Fab@Home, dont les plans et le logiciel sont entièrement en open source, à l’instar de ce que propose le projet RepRap.

Une vraie prouesse technologique !

Un haut-parleur est un objet relativement simple : Il se compose de plastique pour le logement, une bobine conductrice et un aimant. Le défi à venir est le design et des matériaux précis pouvant être co-fabriqués de manière fonctionnelle.

Mais l'équipe a dû relever plusieurs défis techniques pour les encres conductrice et magnétique. Car il fallait à la fois qu’elles aient les propriétés voulues tout en étant capables de se solidifier à une température inférieure à 100 °C. L’encre à nanoparticules d’argent, récemment utilisée pour créer des circuits électriques, a servi à fabriquer la bobine.
L’aimant, quant à lui, a été imprimé à partir d’une encre faite de ferrite de strontium et d’un polymère. Dans les deux cas, la composition des encres a été pensée pour que les pièces puissent adhérer au châssis en plastique. Apoorva Kiran ajoute que cette chimie de haute précision doit satisfaire à des règles de sécurité strictes en matière de toxicité, afin de pouvoir être employée sans danger par le grand public.

Hod Lipson explique que cette première démonstration simple n'est que la «partie immergée de l'iceberg. Et qu' il faudra un certain temps avant que les consommateurs adoptent l'impression électronique à la maison. La plupart des imprimantes ne peuvant pas gérer efficacement les matériaux multiples. Il est également difficile de trouver des matériaux compatibles entre eux - par exemple, du cuivre conducteur et de la matière plastique sortant de la même imprimante nécessitent différentes températures pour les durées de durcissement."

Il faut à peu près trois heures pour imprimer un haut-parleur de taille moyenne, pour un côut approximatif de huit dollars (5,80 euros).

Mais quid de la qualité de son ? Apoorva Kiran reconnaît simplement que la réponse en fréquences n'est pas de très haut niveau mais que le travail sur le design améliorera la fidélité sonore. Les prochains essais permettront le perfectionnement.

Des origines historiques

Photo : À gauche, le registre Vail, la machine télégraphique originale qui a envoyé le premier message de code Morse en 1844. A droite, réplique qui a été imprimée en 3D dans le laboratoire de Hod Lipson en 2009. 

Ce n'est pas la première fois qu'un appareil électronique grand public est imprimé dans le laboratoire de Lipson. En 2009, Malone, ancien membre du laboratoire Matthew Alonso, avait imprimé une réplique du fameux récepteur télégraphique antique et enregistreur que Samuel Morse et Alfred Vail avaient utilisé pour envoyer le premier code télégraphique Morse en 1844.

Alonso, qui était étudiant à l'époque, avait décidé d'essayer d'imprimer un dispositif électromagnétique, et Lipson a tout naturellement suggéré le registre Vail. C'était une des premières applications de l'électromagnétisme, et, parce que Ezra Cornell avait fait fortune dans l'industrie du télégraphe, il est devenu une pièce maîtresse dans les recherches à l'université de Cornell.

(Source : Université Cornell - 12 décembre 2013)

Une méthode révolutionnaire pour coller les gels et les tissus biologiques

Des chercheurs viennent de découvrir une méthode efficace et facile à mettre en œuvre pour coller des gels et des tissus biologiques.

Une équipe dirigée par Ludwik Leibler (1) réunissant des chercheurs du laboratoire Matière molle et chimie (CNRS/ESPCI ParisTech) et du laboratoire Physico-chimie des polymères et milieux dispersés (CNRS/ UPMC/ESPCI ParisTech) a obtenu une adhésion très résistante entre deux gels en étalant sur leur surface une solution contenant des nanoparticules. Jusqu'à présent il n'existait aucune méthode entièrement satisfaisante pour obtenir l'adhésion entre deux gels ou deux tissus biologiques.

Photo : Equipe des co-signataires / De gauche à droite : Alexandre Prevoteau, Dominique Hourdet, Alba Marcellan, Ludwik Leibler et Séverine Rose (Paul Elzière est absent sur la photo)

Des applications médicales et industrielles

Publiés en ligne sur le site de Nature le 11 décembre 2013, ces travaux pourraient ouvrir la voie à de très nombreuses applications médicales et industrielles.

Les gels sont des matériaux essentiellement composés d'un liquide, de l'eau par exemple, pris dans un réseau moléculaire qui leur confère leur solidité. Les exemples de gels dans la vie de tous les jours sont nombreux : la gélatine des desserts, la gelée de groseilles, les lentilles de contact ou encore la partie absorbante des couches-culottes. Les tissus biologiques comme la peau, les muscles ou les organes présentent de fortes similarités avec les gels. Jusqu'à présent, coller ces matériaux remplis de liquide, mous et glissants, à l'aide d'adhésifs habituels composés de polymères restait une gageure.

Ludwik Leibler (1) est reconnu pour l'invention de matériaux complètement originaux en combinant un intérêt industriel réel et une réflexion théorique profonde. Les travaux qu'il a menés en collaboration avec Alba Marcellan et leurs collègues, du laboratoire Matière molle et chimie (CNRS/ESPCI ParisTech) et du laboratoire Physico-chimie des polymères et milieux dispersés (CNRS/ UPMC/ESPCI ParisTech), ont abouti à un concept inédit : coller des gels en étalant sur leur surface une solution de nanoparticules.

Le principe est le suivant : les nanoparticules de la solution se lient au réseau moléculaire du gel, phénomène appelé adsorption, et, dans le même temps, le réseau moléculaire lie les particules entre elles. Les nanoparticules établissent ainsi d'innombrables connexions entre les deux gels. Le processus d'adhésion ne prend que quelques secondes. Cette méthode est réalisée sans ajout de polymères et elle n'implique pas de réaction chimique.

Une solution aqueuse de nanoparticules de silice, un composé facilement disponible et largement utilisé dans l'industrie, notamment comme additif alimentaire, permet de coller tous types de gels même lorsque ceux-ci n'ont pas la même consistance ou les mêmes propriétés mécaniques. Outre la rapidité et la simplicité de la mise en œuvre, l'adhésion apportée par les nanoparticules est forte, la jonction résistant souvent mieux à la déformation que le gel lui-même. En outre, l'adhésion offre une très bonne résistance à l'immersion dans l'eau. Elle est aussi autoréparable : ainsi deux morceaux décollés peuvent être recollés et repositionnés sans ajout de nanoparticules. Les nanoparticules de silice ne sont pas les seules ayant ces propriétés. Les chercheurs sont parvenus à des résultats similaires en utilisant des nanocristaux de cellulose et des nanotubes de carbone.
Enfin, pour illustrer le potentiel de cette découverte dans le domaine des tissus biologiques, les chercheurs ont recollé efficacement deux morceaux de foie de veau préalablement coupés au scalpel en utilisant une solution de nanoparticules de silice.

Cette découverte ouvre de nouveaux champs de recherches et d'applications, notamment dans le domaine médical et vétérinaire, et en particulier en chirurgie et en médecine régénératrice. Il est par exemple envisageable de recoller par cette méthode la peau ou des organes ayant subi une incision ou une lésion profonde. Cette méthode pourrait en outre intéresser les industries agroalimentaires, cosmétiques et les fabricants de prothèses et de dispositifs médicaux (pansements, patchs, hydrogels…).

 

Photos © Laboratoire MMC-CNRS/ESPCI - Mathieu Kauffmann
Utilisation d'une solution aqueuse de nanoparticules de silice pour coller deux morceaux de gel. 

Un reportage photo a été réalisé par la photothèque du CNRS au laboratoire Matière molle et chimie. 

(1) Ludwik Leibler est lauréat de la médaille de l'innovation 2013 du CNRS. Avec ses collègues du laboratoire Matière molle et chimie, il a notamment mis au point des caoutchoucs supramoléculaires capables de s'auto-réparer, par simple contact après une déchirure complète. Il a également inventé une nouvelle classe de matériaux organiques, les vitrimères. Réparables et recyclables, ils sont, comme le verre, façonnables, de manière réversible et à volonté, tout en restant insolubles, légers et résistants.

Références :

- "Nanoparticle solutions as adhesives for gels and biological tissues" / Séverine Rose, Alexandre Prevoteau, Paul Elzière, Dominique Hourdet, Alba Marcellan & Ludwik Leibler
Nature, publication 11 décembre 2013.

(Source : CNRS 11 décembre 2013)

Un exosquelette fabriqué par imprimante 3D : le Titan Arm

TITAN ARM est un bras robotisé qui décuple la force physique.

Utile pour éviter les accidents de travail, aider les patients blessés en rééducation, ou tout simplement pour toute personne souhaitant augmenter sa force musculaire de 18 kg supplémentaire : thérapie physique ou aide à la mobilité, il fournit également des informations quantitatives détaillées aux médecins qui peuvent être utilisées pour motiver leurs patients par le suivi de l'amélioration de leur santé au fil du temps.

Titan Arm est le fruit d’un projet commun de quatre étudiants américains en génie mécanique de l’université de Pennsylvanie qui a duré plus de huit mois. Grâce à un logiciel CAD couplé avec des techniques telles que l'impression 3D pour les pièces en plastique et l'usinage CNC (machines outils numériques) pour les parties en aluminium, ils ont réalisé plusieurs prototypes physiques, qui ont conduit à la forme ergonomique de Titan. Parallèlement, ils ont développé un logiciel personnalisé pour contrôler l'apparence et transmettre des données en temps réel aux thérapeutes.

L’équipement est conçu comme un sac à dos, à partir d’un support en métal qui est utilisé pour maintenir les bouteilles de plongée sous-marine. Cela apporte la rigidité nécessaire au fonctionnement de l’exosquelette, qui transfère le poids soulevé vers ce support. Ce dernier reçoit les servomoteurs, les batteries ainsi que l’électronique embarquée.

L’exosquelette se fixe à partir de l’épaule et jusqu’au poignet, avec un jeu d’articulations qui offrent une totale mobilité au bras. L’ensemble pèse neuf kilos et l’autonomie de la batterie est de huit heures. Le mécanisme motorisé est actionné par un jeu de câbles qui manœuvrent la poulie, située au niveau du coude. Un engrenage à cran d’arrêt permet de verrouiller la position du bras, ce qui peut servir pour déplacer un objet pesant. L’exosquelette pourrait ainsi aider les travailleurs qui font de la manutention de charges lourdes, afin d’éviter les blessures et autres traumatismes musculo-squelettiques.

Les prix des Exosquelettes actuels sont prohibitifs à plus de $ 100,000. En utilisant les principes Lean, Titan a été créé avec moins de 2000 $.

Cette innovation vient de remporter le James Dyson Award et une récompense de 48.000 euros.
Grâce à cette récompense,  l’équipe de l’université de Pennsylvanie va poursuivre le développement du Titan Arm. L’exosquelette est actuellement contrôlé à l’aide d’une manette de type joystick, mais l’objectif est d’adapter un système de contrôle à partir des ondes cérébrales ou des contractions musculaires. Il est également question d’ajouter un second bras. De plus, les concepteurs du Titan Arm souhaitent rendre ce projet open source et publier les plans d’impression 3D afin que la communauté scientifique puisse le faire évoluer.

Photos ©Université de Pennsylvanie - USA

Le téléphone Lego inventé par Phoneblocks

Plus personne ne joue aux Lego ? Les enfants préférant les Game Boys ou autres consoles dernier cri... Détrompez-vous, ce sont les adultes qui se réapproprient le concept du Lego pour customiser le smartphone. Et c'est Motorola qui a jeté avec le projet Ara les bases d'un tel concept.

A l'origine, c'est le designer néerlandais Dave Hakkens, créateur de Phoneblocks, qui est le concepteur du téléphone modulaire qui ressemble à un Lego. Déjà en septembre, le buzz avait fait son petit effet dans la blogosphère...
Depuis, Motorola (filiale de Google) a fait évoluer le projet. Car en partant du  constat simple que plutôt que de renouveler tous les ans son smartphone, il serait plus utile, aussi bien économiquement qu'environnementalement parlant, de ne changer que certains composants.

De plus, cela permettrait à l'utilisateur de posséder un smartphone toujours à jour, voire de l'améliorer avec de nouveaux composants. Nous éviterions là l'obsolescence programmée et les gâchis liés à l'univers de la téléphonie, ce qui pourrait bien changer la donne. « Un téléphone ne marche que quelques années avant qu'il ne casse ou devienne obsolète », explique Dave Hakkens. « C'est souvent la faute d'une seule petite pièce. Mais on jette quand même tout l'appareil, car il est presque impossible de le réparer. »

Le designer a donc inventé un GSM où toutes les pièces sont détachables et peuvent être changées : appareil photo, batterie, mémoire, haut-parleur… Chaque composant du téléphone est représenté par un petit bloc, sur le principe des constructions Lego, qu’il suffit d’ajouter sur une base électrique. 

Motorola s’est donc penché sur le Phoneblocks afin de l’inclure dans son projet Ara, la version open source du téléphone portable, permettant à son utilisateur de créer entièrement son smartphone.

Leur ambition : faire d'Ara l'équivalent matériel d'Android pour le logiciel : le système d'exploitation s'adapte en effet à peu près à toutes les situations, de la montre à l'écran de téléviseur. Motorola affirme avoir fait “faire pour le hardware ce que la plateforme Android a fait pour le software: créer un écosystème de développeurs tiers motivés, faire tomber les barrières, augmenter le rythme de l’innovation et réduire les délais de développement”.

Pour l'instant, ce projet est en phase Alpha. Donc, vraisembablement pas de mise sur le marché avant mi 2014, le temps que les développeurs conçoivent les premiers modules. 

Wildcat, le chat-robot qui court à 25km/h

Wild Cat veut dire chat sauvage : même si la ressemblance physique n'est pas évidente, ce robot avec un moteur de karting et quatre pattes, court sur tous types de terrain et plutôt assez vite ! Mieux, il peut bondir, prendre des virages serrés ou encore faire un demi-tour complet en un fragment de seconde.

Ce robot a été développé par la société Boston Dynamics pour le compte de la DARPA (l'agence américaine responsable des projets en recherche avancée pour la Défense). 

Wildcat n’est pas aussi rapide que son grand frère Cheetah, mais il a l'avantage de courir librement en plein air et ce, sans être attaché à un câble. Pour le moment, le robot quadrupède peut atteindre une vitesse de pointe de 25 km/h sur un terrain plat et en mode galop, propulsé par un moteur de karting à deux temps. Celui-ci a été couplé directement à une pompe hydraulique. Il dispose également d’un petit réservoir afin de mieux réduire le poids lui laissant une autonomie d'environ cinq minutes.

Ce robot a donc été conçu pour un usage militaire. Comme le montre la vidéo, il ressemble plus à un gros insecte et n'est pas particulièrement discret ! A quoi va-t-il vraiment servir ? Ravitaillement ? Aide médicale ? A suivre...

La montre biométrique de Ionosys

Voici un mélange de biométrie et d'objet connecté : la montre signée Ionosys. Pour se connecter au réseau de son entreprise, on approche sa montre d'un capteur située dans la tablette ou l'ordinateur. Le bracelet de la montre contient des données biométriques qui permettent de s'identifier de manière beaucoup plus sécurisée qu'avec un simple mot de passe.

007 en pâlirait de jalousie... Son nom : Ionosphère. Composée d’un activateur biométrique et d’applications logicielles, Ionosphère permet de s’identifier d’un simple geste en étant certain que la personne s’identifiant est bien la bonne personne. Le contrôle d’accès aux périphériques fixes et mobiles, aux locaux, aux espaces web et plus encore, en font un outil très ingénieux pour lutter contre l’inflation des mots de passe et autre passwords à entrer au cours de son activité professionnelle et personnelle, ou encore la complexification desdits mots imposée par les besoins croissants de sécurisation.

Car les solutions ne manquent certes pas, entre les cartes à puce, les token et autres générateurs de code à usage unique. Pour Stéphane Blondeau, président de Ionosys, elles sont tout sauf pratiques. « Elles n’empêchent pas un employé de prêter son support de code d’accès à son collègue. La sécurisation reste donc toute relative. »

Ionosys, installée depuis près d’un an à l’incubateur de l’Ecole Centrale Paris (ECP) propose une solution simple : intégrer les codes d’accès dans une montre personnalisée, au sens où elle ne s’active que si l’utilisateur est le bon. Ce qu’elle peut vérifier grâce à des capteurs de reconnaissance et une biométrie par empreinte digitale.

L’ensemble de cette technologie a été brevetée par la start-up. Pour la mettre au point, Ionosys a travaillé étroitement avec plusieurs laboratoires du campus de l’ECP : le laboratoire de génie industriel, pour le développement de la partie mécanique des produits, et le laboratoire d’électronique, pour le développement des cartes électroniques.

Par contre, dilemme : comment porter une seconde montre à ceux qui en ont déjà une ? A Ionosys, on a visiblement pensé à tout, en imaginant deux scénarios et autant de solutions. « Soit la personne ne tient pas particulièrement à sa montre, dans ce cas, la « montre » d’Ionosys viendra en remplacement. Soit, au contraire, elle y est attachée, dans ce cas, il nous faudra lui proposer un bracelet au design discret. »

Mais à terme, Ionosys envisage de travailler avec un fabricant qui joindrait ainsi l’utile à l’agréable : « Après tout, qui est le mieux placé pour concevoir un bracelet-montre bien désigné ? En sens inverse, comment ne pourrait-il pas être intéressé ? « Notre technologie apporte une valeur ajoutée à ce type d’entreprise. Elle lui permettrait de résister à la concurrence en y incorporant des services à haute performance technologique. » (Source : Paris-Saclay-Le média)

Plus d'informations : www.ionosys.com

Mars explorée par des robots-serpents

On imaginait bien depuis des décennies des martiens sur la planète Mars, mais des serpents ?! Il s'agit du projet Serpex, financé par l'Agence Spatiale Européenne, et piloté par le centre de recherche scandinave Sintef qui tente d’évaluer l’utilité pour étudier des zones d'accès difficiles, en tandem avec les modules Rover. La Planète rouge est un immense désert de rochers, de sable et de poussières avec un sol soit trop dur, soit trop meuble. Difficile donc d'explorer sans risque d'enlisement.

Le robot-serpent pourrait se détacher du Rover, puis se faufiler pour atteindre des zones difficiles et récolter des échantillons. Le câble reliant les deux engins servirait non seulement à l’alimentation et au transfert des données, mais également de treuil en cas d’enlisement du Rover.

Le serpent martien

Rien de tel donc qu'un robot aussi agile qu'un serpent. Un prototype de serpent robot, le Wheeko, a déjà été testé sur terre, mais il est encore en cours de développement. Ce prototype est composé de dix modules circulaires motorisés et équipés de roulette qui lui permettent d’onduler latéralement comme le font les reptiles. L’équipe du Sintef souhaite qu’il puisse réaliser les mouvements les plus complexes des serpents. Ce type de robot serait donc associé avec un Rover, ce dernier ayant la capacité de parcourir de plus longues distances et disposant des outils d’analyse et de communication vers la Terre.  Pour l’instant, le Wheeko n’a été étudié que pour évoluer sur des surfaces planes, mais il faudra qu’il puisse à terme faire tout ce qu’un véritable serpent puisse faire. 

Le seul point que les ingénieurs n’ont pas encore résolu est celui de la récupération du serpent après que l’engin porteur l’ait libéré. En effet, une fois le serpent de retour de sa mission d’éclaireur, comment le ré-attacher à son support ?

Le Sintef présentera ses propositions à l’Agence spatiale européenne en décembre 2013.

Ce type de robot serait tout aussi nécessaire sur notre bonne vieille planète lors de tremblements de terre ou tout type de catastrophes pour repérer des victimes, sauver des vies,...

Photo © Sintef ICT 

Après l'Autolib', l'Avionlib' ?

Prendre un avion comme on prend un taxi. C'est le principe du PPlane, un projet mené par des chercheurs européens. En libre-service, comme aujourd'hui les vélos ou Autolib', il sera piloté à distance. Sa trajectoire sera surveillée par des opérateurs au sol. Sa conception devrait demander encore vingt ans.

Le projet PPlane a pour objet d'explorer un concept de transport personnel utilisant des avions de quelques places, automatiques, pour tout public. L'enjeu : compléter le transport multimodal du futur par un maillon aérien, pour plus de flexibilité et de rapidité.

De nombreuses œuvres de science fiction l’affirmaient : avant le 21e siècle, nous devions tous nous déplacer en voitures volantes ou autres engins aériens individuels. On en est loin : seuls quelques très riches disposent de jets privés, quelques pilotes passionnés utilisent de petits avions privés ou d’aéro-clubs pour leurs déplacements ou s’amusent sur leurs coucous, les autres se contentant d’avions collectifs. Et les contraintes en matière d’énergie, de pollution et de bruit ne plaident pas en faveur d’un développement de l’aviation individuelle telle qu’elle est aujourd’hui.

Dans le cadre de son programme de recherches prospectives, la Commission européenne a lancé en octobre 2009 un projet, baptisé PPlane, afin d’étudier la possibilité de développer une aviation semi-individuelle, de deux à huit personnes, pour un large public. L’Onera en est le coordinateur.

Pour savoir à quoi pourrait bien ressembler cet avion du futur, les chercheurs ont d’abord pris en compte uniquement des critères techniques, mais ils ont très rapidement ajouté des critères sociaux et environnementaux. Et là, le nombre de solutions a drastiquement chuté. « Il est inenvisageable que cet avion soit bruyant ou polluant, explique par exemple Claude Le Tallec, responsable du programme PPlane à l’Onera. Il sera donc forcément électrique. »
L’autre grande question est celle du degré d’automatisation de cet avion. « Beaucoup de partenaires de ce projet sont des pilotes, qui ont une vision de l’aviation de loisir, remarque le chercheur. Mais ici, il s’agit de transport, à la portée du plus grand nombre, avec une grande exigence de sécurité. Il faudra donc qu’il soit très automatisé, afin que des passagers non pilotes puissent l’emprunter. »Ces avions ressembleraient donc aux drones, la seule différence étant qu’ils accueilleraient des passagers. Tous les travaux actuels sur la conception des drones, leur résistance aux pannes, sont donc très utiles pour PPlane. Il est encore bien trop tôt pour vérifier si un tel système de transport aérien individuel est techniquement faisable, et plus encore pour juger de sa pertinence économique.

Le projet vise surtout à identifier les difficultés techniques à surmonter. Il en existe essentiellement deux : concevoir des automatismes capables de se débrouiller en toutes circonstances, et fabriquer des batteries avec deux à trois fois plus d’autonomie. Les chercheurs tentent aussi d’imaginer comment on utilisera cet avion : faudra-t-il une assistance au décollage ? Partira-t-on du centre ville ou de l’extérieur comme pour les avions actuels ? Quel sera le type de piste et sa longueur ? Faudra-t-il utiliser une catapulte ? Y aura-t-il des pilotes et des contrôleurs à terre, ou seulement ces derniers ? Comment planifier les vols en fonction de la météo ?

« Autant nous avons des idées plutôt précises de l’avion techniquement, autant nous sommes encore dans le flou sur cette gestion », précise Claude le Tallec. Une certitude : de tels avions automatiques ne sont pas compatibles avec le système actuel de contrôle aérien, qui reste très peu automatisé. Ce système interagit notamment avec le contrôle aérien [ATC]. Le consortium PPlane, fort de cinq centres de recherche, de quatre universités et de petits et grands industriels a été idéalement constitué pour orienter son activité dans la perspective d’innovation tracée par la Commission Européenne.

Le projet PPlane permet d'ores et déjà d’identifier un futur prometteur pour une telle composante du transport aérien des années 2050, économiquement viable, socialement acceptable et environnementalement soutenable. L’accessibilité à ce futur est néanmoins encore dépendante d’efforts de recherches qu’il convient de poursuivre tant dans les domaines techniques que sociétaux.

(Source : Onera.fr)

Le robot Mab joue les Mary Poppins

Magie ou utopie ? Ni l'un ni l'autre : Mab est un système de nettoyage automatisé, constitué de centaines de micro drones qui volent pour nettoyer à fond nos maisons. En s'inspirant du concept des abeilles qui butinent et de leurs allers et retours à la ruche, un jeune designer a présenté dans le cadre d’une compétition d’innovation et de design organisée par Electrolux,  un concept original de minuscules robots volants nettoyeurs qui scannent les impuretés et poussières dans les intérieurs.

Image : Près d'un miliers de drones miniatures, synchronisés par des ondes radio, s'envolent de leur base sphérique. Posés sur une surface quelconque, ils en frottent la surface avec un détergent, aspirent le liquide et retournent le vidanger. © Electrolux

Adrian Perez Zapata, 23 ans, vient de l'Universidad San Buenaventura Medellín et de l'Universidad Pontificia Bolivariana, de Colombie. Il fait partie des 20 demi-finalistes sélectionnés pour l’édition 2013 de l’Electrolux Design Lab competition. Etudiant en design industriel, il pense "que les concepts qui vont au-delà de l'imagination, où les gens se demandent si c'est vraiment possible, sont ceux qui peuvent changer le monde."

Mab est un système d'auto-nettoyage constitué de 908 robots qui nettoient les surfaces en piégeant les particules de saleté sur le sol. Ces robots se nourrissent à l'énergie solaire captée sous leurs ailes (durée d'autonomie : 15 mn). Pour voler, ces mini-drones sont dotés d’hélices inspirées des ailes de papillon et se déplacent à la façon d’un hélicoptère. Sur ce point, le concept du designer n’est pas une utopie. Il repose effectivement sur un prototype déjà existant, sortant de l’école des sciences appliquées et d’ingénierie d’Harvard (RoboBee).

Image ©Electrolux

Le noyau central de l'appareil génère un mélange d'eau avec un additif qui donne une pression plus élevée et une odeur agréable à l'eau, contrôlée par le robot qui base ses informations sur l'environnement.

Le tableau suivant résume le processus de nettoyage en sept étapes :

1. Mélange l'eau et de substance chimique aux propriétés désinfectantes
2. Le mélange est distribué aux mini-drones
3. Les robots volent avec la charge. 
4. Les robots de nettoyage volent en pulvérisant la surface à nettoyer avec leurs gouttelettes de produit
5. La goutte capture la saleté et la ramène à la base centrale
6. Le noyau filtre la saleté
7. Le noyau récupère le pourcentage le plus élevé possible de l'eau par des filtres pour relancer le cycle.

On peut programmer les cycles de nettoyage : avec des données numérisées, Mab recommande un cycle de nettoyage hebdomadaire et indique la consommation de ressources en fonction du cycle programmé. Les cycles peuvent se programmer pendant des jours, heures et en fonction des besoins nécessaires de nettoyage.

Des patrouilles de mini-drones dans nos salons : la science-fiction à portée de plumeau !

En image de synthèse, une armée de minidrones Mav (Micro-Aerial Vehicle) en pleine aspiration. Les trois ailes sont indépendantes (comme dans le RoboBee), permettant différents modes de vol, et le designer les imagine en graphène. © Electrolux

Comment obtenir de l'eau douce à partir de rien

Un système d'exploitation du brouillard vient d'être développé par le MIT et des chercheurs chiliens pour permettre de fournir de l'eau potable aux régions les plus arides de la planète.

Le brouillard tombe sur une colline dans le Fray Jorge dans la région semi-aride de Coquimbo du Chili central. Les plantes de la région s'y sont adaptées en récoltant l'eau de ce brouillard.
Dans certaines régions les plus arides de la planète, où les pluies sont rares, voire inexistantes, quelques plantes et insectes ont conçu des stratégies ingénieuses pour se munir de l'eau nécessaire à leur vie en récupérant l'air du brouillard qui dérive des océans chauds à proximité.

Les chercheurs du MIT, en collaboration avec leurs collègues chiliens, cherchent à reproduire ce processus à une échelle beaucoup plus grande, ce qui pourrait fournir des quantités importantes d'eau propre et potable dans les endroits où il y a peu d'alternatives. La technique de captage du brouillard est déjà connue ; ce n'est pas une idée nouvelle : faire usage de cette eau potable aéroportée existe déjà dans au moins 17 pays.

Mais les nouveaux travaux de recherche montrent que l'efficacité de ce système peut être améliorée et multipliée par cinq. Ces nouveaux résultats viennent d'être publiés en ligne par la revue Langmuir, une publication de l'American Chemical Society, dans un article de MIT postdoc Kyoo-Chul Park PhD '13, par un étudiant diplômé Siddarth Srinivasan, ainsi que par le professeur de génie chimique Robert Cohen, et le professeur de génie mécanique, Gareth McKinley.

Le "systèmes Fog" initial permet généralement la récolte de l'eau par un filet vertical, un peu comme un filet de tennis surdimensionné. L'innovation pour une récolte efficace des gouttelettes aéroportées de brouillard contient trois paramètres de base, d'après les chercheurs : la taille des filaments dans ces filets, la taille des trous entre les filaments, et le revêtement chimique appliqué sur les filaments. La plupart des parcs des systèmes existants est loin d'être optimale. Faits de maille de polyoléfine tissé - une sorte de plastique qui est facilement disponible et peu coûteux - ils ont tendance à avoir des filaments et des trous beaucoup trop grands. En conséquence, ils ne peuvent extraire que seulement environ 2% de l'eau disponible en cas de légère brume.

Les nouvelles recherches montrent qu'un maillage plus fin pourrait extraire 10 % ou plus. Des filets multiples déployés les uns derrière les autres pourraient alors extraire encore plus d'eau.  Certains organismes naturels pour la récolte du brouillard pourraient se faire en utilisant des surfaces solides - comme la carapace de l'insecte Namib, originaire du désert du Namib de l'Afrique australe - perméable grâce à des mailles à la structure beaucoup plus efficaces. En effet, en cas de vent, les gouttelettes de brouillard ont tendance à être déviées autour des surfaces solides. Ainsi, une structure de maille tissée ressemblant à un écran de fenêtre s'avère être la plus efficace. Avec le revêtement chimique, les gouttelettes de brouillard qui se forment sur l'écran, vont pouvoir glisser vers le bas pour être recueillies au fond et être canalisées dans des seaux ou des réservoirs spécifiques.

Les chercheurs ont constaté que le contrôle de la taille et de la structure de la maille ainsi que la composition physique et chimique de cette couche étaient essentiels pour accroître l'efficacité de collecte du brouillard. Des calculs détaillés et des tests de laboratoire indiquent que la meilleure performance provient d'un maillage composé de filaments d'acier inoxydable d'environ trois ou quatre fois l'épaisseur d'un cheveu humain, et avec un espacement d'environ deux fois celle des fibres. En outre, le maillage est creux. Cela permet aux petites gouttelettes de glisser plus facilement vers le bas avant que le vent ne les entraîne hors de la surface.

Voici deux vidéos comparatives entre la technique standard (1er film) et la nouvelle version du MIT, dans des conditions identiques.

Tandis que les systèmes actuellement déployés dans les montagnes côtières au bord du désert d'Atacama ont tendance à produire quelques litres d'eau potable par jour pour chaque mètre carré de maille, les calculs théoriques montrent que les systèmes nouvellement conçus opérant par vents forts et brouillards denses qui se forment souvent le long de la côte chilienne à certains moments de l'année pourraient produire jusqu'à 12 litres ou plus par jour, annoncent les chercheurs.

En collaboration avec des chercheurs de l'Université pontificale catholique de Santiago du Chili, les chercheurs du MIT ont récemment installé une variété d'écrans de test de différents matériaux sur les collines semi arides de la région du nord du Santiago ; une zone qui voit très peu de précipitations, mais qui est régulièrement enveloppée dans un important brouillard côtier en raison du vent appelé Camanchaca venant de l'océan Pacifique. L'équipe est en train d'effectuer depuis un an les tests pour étudier la durabilité et le rendement des quantités d"eau obtenues selon des configurations différentes.

Maria Tou, en MIT de premier cycle, a travaillé avec l'équipe au Chili, en aidant à installer les instruments qui peuvent observer la mécanique des fluides associées aux gouttelettes qu'ils recueillent, se développent et se rejoignent sur les mailles des structures à grandes mailles : des centaines de mètres carrés chacune pourraient être mis en place à peu de frais car, une fois en place, ils ne coûtent pratiquement rien en exploitation. Ils ne consomment pas d'énergie, nécessitant seulement un brossage pour éliminer les particules de sable et les bugs occasionnels.
«Le coût d'exploitation est pratiquement nul», déclare McKinley, parce que «la nature a déjà fait le travail acharné de l'évaporation de l'eau, le dessalement et la condensation des gouttelettes. Nous avons juste à les recueillir".

Les chercheurs chiliens ont estimé que si seulement 4% de l'eau contenue dans le brouillard pouvaient être capturés, ce serait suffisant pour répondre à tous les besoins en eau des quatre régions les plus septentrionales de cette nation, qui englobe l'ensemble de Atacama, zone de désert. Et avec le système que le MIT a conçu, 10% de l'humidité du brouillard dans l'air passant à travers le nouveau système de capteur de brouillard pourraient potentiellement être capturés.

Daniel Beysens, directeur de Physique et Mécanique des Media Laboratory hétérogène à l'EPSCI à Paris , qui n'était pas impliqué dans cette recherche, déclare: «C'est une avancée très importante pour quiconque veut obtenir de l'eau du brouillard. Les auteurs ont effectué une étude théorique et expérimentale approfondie de l'influence sur le rendement de l'eau finale de la structure d'un filet de brume. ... Leur étude est une innovation dans la conception de capteurs de brouillard. "

La recherche a été financée par une bourse de Samsung, le MIT Center-Legatum pour l'entreprenariat et le développement, le programme MISTI-Chili du MIT, et la Fondation Xerox.

(Source : MIT septembre 2013)

 

Première mondiale : deux cerveaux connectés par ondes électromagnétiques

Ainsi, la prouesse a consisté à relier à distance les cerveaux de deux chercheurs, le premier envoyant via internet un signal faisant bouger le doigt du second qui jouait à un jeu vidéo.Ceci en ayant recours à des enregistrements cérébraux électriques et une forme de stimulation magnétique, le chercheur Rajesh Rao a envoyé un signal au cerveau de son collègue Andrea Stocco, ce qui a permis de faire bouger son doigt sur un clavier.

"Internet était un moyen de connecter des ordinateurs, et maintenant, cela peut être un moyen de connecter des cerveaux", explique Andrea Stocco. "Nous voulons prendre le savoir contenu dans une tête et le transmettre directement de cerveau à cerveau".

Le Pr Rajesh Rao, un ingénieux et expert en science informatique, travaille sur ce projet depuis 10 ans. Ce n'est qu'en 2011 toutefois que différentes percées dans les technologies lui ont permis d'espérer réussir une première démonstration de communication humaine intercérébrale.

(Crédit photo : Bryan Djunaedi, University of Washington)

Quelles applications ?

Elles pourraient être nombreuses. L'équipe donne l'exemple d'un avion en perdition dont les pilotes seraient hors d'état de piloter, les techniciens au sol pourraient contrôler les mouvements d'un passager pour faire atterrir l'appareil. Cela pourrait aussi permettre aux personnes paralysées de communiquer leurs besoins en eau et en nourriture. De plus, la technique fonctionne même entre deux personnes qui ne parlent pas la même langue, l'activité cérébrale restant la même. Néanmoins, l'équipe prévoit d'abord d'expérimenter des tâches plus complexes, avant de tester la méthode sur un plus large échantillon.

Fusion mentale ?

Rassurons-nous, nous ne sommes pas encore dans Star Trek : l'équipe précise que la technologie n'est capable de lire que les signaux cérébraux très simples, et pas les pensées.
Le receveur se doit d'être totalement volontaire, impossible de le faire contre son gré. De plus, les expériences sur les humains requièrent de suivre un protocole international très strict. "Il n'y a aucun moyen de faire fonctionner cette technologie sur une personne qui n'est pas volontaire".

"C'était à la fois excitant et troublant de voir une action pensée avec mon cerveau devenir réelle ailleurs" explique le professeur Rao. "C'était essentiellement un transfert unilatéral d'informations de mon cerveau vers le sien. La prochaine étape sera de développer une conversation qui va dans les deux sens".

 (Source : Université de Washington - 29 aôut 2013)

LiveMap : le casque moto à réalité augmentée

Après les Google Glass, voici le casque moto du futur ! Sauf que, contrairement aux lunettes, lui, aura le droit d'être utilisé pour conduire car ce casque de protection est muni d'un écran et de fonctionnalités d'aide à la conduite : GPS et connexion 3G intégrés, affichage et luminosité ajustés en fonction de l'environnement.

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iStruct, le robot-singe qui descend de l'homme

Les ingénieurs allemands du DFKI (Centre de recherche sur l'intelligence artificielle) sont en train de développer un robot gorille capable de marcher (avant, en arrière, sur le côté et en diagonale) et de se tenir en équilibre sur un objet mobile. Voici le gorille iStruct (pour « Intelligent Structures for Mobile Robots ») qui marche.

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RoseAce, un systeme d'affichage innovant utilisant la persistence rétinienne !

Trois étudiants de Télécom ParisTech ont réalisé un projet original qui consiste à se servir de diodes pour afficher des images et des vidéos. Pour cela, ils utilisent un principe vieux comme le monde qui consiste à faire tourner à 1000 tours par minutes leur barre de diodes afin de provoquer une persistance rétinienne qui empêche nos yeux de voir que la barre tourne et qui permet ainsi de distinguer une image. Résultat : un écran "rotatif" original !

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Le smartphone rechargé en 30 secondes !

En Israël de nombreux chercheurs de Matam à Haïfa se sont lançés dans une course de vitesse : trouver une innovation qui puisse réduire le temps de chargement d'un smartphone de manière réelle. C'est aux USA que finalement l'invention vient de sortir. Une jeune étudiante américaine a gagné un concours soutenu par Intel avec un dispositif permettant de recharger un smartphone en moins de 30 secondes.

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Une tablette contrôlée par la pensée chez Samsung

Samsung travaille sur une tablette contrôlée par la pensée. Ce qui pourrait donner aux gens paralysés de nouvelles façons d'interagir avec le monde, tout en améliorant la fonctionnalité. Un jour, nous pourrons être en mesure de vérifier nos e-mails ou appeler un ami sans jamais toucher un écran ou même parler à un assistant désincarné.

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Le langage génétique, langage au niveau quantique

Des expériences actuelles, notamment de l'équipe du prix Nobel de médecine 2008 Luc Montagnier, montrent  que l'on peut "reconstituer" des éléments de structures biologiques, en l'occurrence des fragments d'ADN, par le biais d'ondes électromagnétiques "extraites" d'autres structures biologiques servant de références, révélant ainsi qu'il y a du "sens" dans la matière inerte, et que des ondes électromagnétiques en sont les vecteurs primordiaux puisque ce sont les seules à pouvoir traverser le vide quantique séparant les particules, atomes et molécules.

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