Projet SOMIRO H2020 : Milli-robots souples
- Taper Projet
- État Firmado
- Exécution 2021 -2024
- Budget alloué 2.992.200,00 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet Proyecto SOMIRO
Le premier millirobot nageur autonome au monde est peut-être minuscule (moins d'un centimètre de long), mais il devrait avoir un impact majeur sur la robotique et l'agriculture de précision. Tout d’abord, il sera alimenté uniquement par la lumière ambiante. De plus, le millirobot (qui ressemble à un ver plat dans l'océan) peut être programmé pour surveiller en continu l'intérieur et l'extérieur. Développé par le projet SOMIRO financé par l'UE, le millirobot sera testé et optimisé. Coordonné par la Division des technologies des microsystèmes de l'Université d'Uppsala, le projet a mobilisé neuf partenaires, issus du monde universitaire et de l'industrie, de six pays européens. Les partenaires industriels utiliseront des technologies d’assemblage de pointe qui permettent d’augmenter les volumes de production.
Au cours des 18 premiers mois, les travaux sur l'architecture globale et la conception du robot ont été combinés avec des études sur les huit technologies fondamentales clés nécessaires pour atteindre l'objectif de SOMIRO, ainsi qu'avec des études fondamentales sur la locomotion. Lors de la conception et de la mise en œuvre, l’accent a été mis sur le robot de natation G1 à plus grande échelle. En raison d’une pénurie mondiale de composants semi-conducteurs, le robot nécessitait des composants plus gros et un microcontrôleur avec mémoire volatile.
Le robot a été conçu pour fonctionner avec un cycle de service allant jusqu’à 0,2 fois l’intensité solaire. Tous les composants ont déjà été livrés et la fabrication est prévue pour août 2022. Lors du développement de composants critiques pour G1, un processus de production par lots à haut débit a été mis en œuvre pour l'unité de propulsion et la nage avec un composant connecté a été démontrée. En termes de récupération d'énergie, un petit panneau solaire à quatre cellules a montré une capacité élevée de 4,5 V et 12 mW à 0,25 fois l'intensité solaire. Des sites de démonstration sur place ont été étudiés et il a été décidé que la démonstration aurait lieu dans les installations de The Circle, une entreprise d'aquaponie.
Lors de l'étude des conditions environnementales, les endroits les plus propices dans les bassins présentaient une intensité solaire qui ne dépassait jamais 0,5 soleil et, plus fréquemment, 0,2 soleil. En parallèle, le milli-robot G2, entièrement miniaturisé et autonome, a continué à être développé. Les capteurs à couche mince fonctionnant à température ambiante répondent aux exigences de l'utilisateur final dans le cadre du budget énergétique indiqué. En termes de communication, les liaisons montantes et descendantes ont été développées. En particulier, une nouvelle technique de communication avec des cellules solaires à haut rendement a été développée. Sur la base de la conception du circuit imprimé (PCB) G1, un circuit imprimé (PCB) rigide-flexible G2 avec un premier ensemble de composants a été fabriqué et testé.
L’agriculture de précision pour la culture du riz et les méthodes intelligentes comme l’aquaponie sont essentielles pour garantir un approvisionnement sûr en aliments frais en Europe tout en réduisant notre empreinte environnementale. Conformément à la description de l'agriculture intelligente de l'initiative « Numérisation de l'industrie européenne », le projet SOMIRO développera un robot nageur à l'échelle millimétrique inspiré du ver plat, doté d'une autonomie énergétique d'un mois, d'une intelligence locale et de la capacité de générer en continu des données et de communiquer optiquement pour réduire l'impact environnemental de l'agriculture en termes d'empreinte carbone, de surfertilisation, d'utilisation de pesticides et de suralimentation.
Les robots nageurs couvriraient une zone beaucoup plus vaste que les systèmes stationnaires et pourraient être rapidement déployés et redéployés là où ils sont le plus nécessaires. Ils pourraient servir de solution de surveillance autonome pour l’agriculture en intérieur ou compléter la télédétection par drone dans les environnements extérieurs. À ce jour, aucun millirobot autonome en énergie (sans fil, intelligent localement) capable de fonctionner en continu pendant des heures n’a été démontré.
La principale raison est la limitation énergétique : la locomotion nécessite beaucoup d’énergie et les petits robots ont des capacités de stockage et de récupération d’énergie très limitées. Notre milli-robot mesurera moins de 1 cm de long et démontrera comment les systèmes souples et élastiques, avec une nage ondulante semblable à celle des vers plats, nécessitent beaucoup moins d'énergie pour la locomotion que d'autres systèmes de taille comparable. Pour son alimentation électrique, il ne dépendra d'aucune infrastructure spécifique, mais uniquement de la lumière ambiante.
La conception de SOMIRO se concentre sur son transfert vers l'industrie : les partenaires industriels utiliseront des technologies d'assemblage de pointe qui permettent d'augmenter les volumes de production sans modifier le processus. Les matériaux en vrac sont des élastomères et des polymères à faible coût, et les circuits électroniques seront basés sur des composants commerciaux. Tout au long du projet, tous les scénarios d'application et plans opérationnels seront développés en étroite collaboration entre les entreprises partenaires de SOMIRO, les utilisateurs finaux et les acteurs industriels externes.
L'agriculture de précision pour la culture du riz et les méthodes intelligentes comme l'aquaponie sont essentielles pour garantir un approvisionnement sûr en aliments frais pour l'Europe tout en réduisant notre empreinte environnementale. Conformément à l'initiative Digitalizing European Industry sous son terme générique d'agriculture intelligente, le projet SOMIRO développera un robot nageur à l'échelle millimétrique inspiré d'un ver plat avec une autonomie énergétique d'un mois, une intelligence locale et la capacité de générer en continu des données et de communiquer optiquement pour réduire l'impact environnemental de l'agriculture en termes d'empreinte carbone, de surfertilisation, d'utilisation de pesticides et de suralimentation.
Les robots nageurs couvriraient une zone beaucoup plus vaste que les systèmes stationnaires et pourraient être rapidement déployés et redéployés là où ils sont le plus nécessaires. Ils peuvent servir de solution de surveillance autonome pour les cultures d'intérieur ou compléter la télédétection par drone dans les scénarios extérieurs. À ce jour, aucun milli-robot énergétiquement autonome (sans fil et localement intelligent) capable de fonctionner en continu pendant des heures n’a été démontré. La principale raison en est la limitation énergétique : la locomotion nécessite beaucoup d’énergie et les petits robots ont un stockage et une récupération d’énergie très limités. Notre milli-robot mesurera moins de 1 cm de long et démontrera comment les systèmes souples et élastiques avec un mouvement de nage ondulant comme les vers plats nécessitent beaucoup moins d'énergie pour la locomotion que d'autres systèmes de taille comparable. Pour l’énergie, il ne s’appuiera sur aucune infrastructure dédiée, mais uniquement sur la lumière ambiante.
La conception de SOMIRO se concentre sur le transfert industriel : les partenaires industriels utiliseront des technologies d'assemblage de pointe qui peuvent évoluer jusqu'aux volumes de production sans changement de processus. Les matériaux en vrac sont des élastomères et des polymères à faible coût, et les circuits électroniques seront basés sur des composants commerciaux. Tout au long du projet, tous les scénarios d'application et plans opérationnels seront développés en étroite collaboration entre les entreprises partenaires de SOMIRO, les utilisateurs finaux et les acteurs industriels externes.
Des progrès au-delà de l'état de l'art ont été réalisés dans les domaines suivants :
- Nouvelle technologie de communication pour les cellules solaires.
- Nouveau module solaire 4 cellules hautes performances.
- Nouveau capteur chimique à très faible consommation d'énergie.
- Nouvelle unité d'actionneur de palme de natation miniaturisée.
- Les résultats attendus sont que nous fournirons une locomotion économe en énergie et l'intelligence physique d'un milli-robot souple nageur, atteignant une autonomie énergétique d'un mois.
- Le robot sera doté d'une détection à très faible consommation d'énergie, d'un calcul local et d'une communication sans fil fiable dans le cadre de la contrainte de taille d'un milli-robot.
- Le milli-robot montrera des performances de marche améliorées par rapport à l'état actuel de la technique.
- De plus, la fabrication automatisée, par assemblage et emballage, de milli-robots souples intégrés sera démontrée.
- UPPSALA UNIVERSITET (UU)
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