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TechnoScope by satw
Des robots conccedilus pour lrsquohomme
317
wwwsatwchtechnoscope
WO
WImpressum SATW Technoscope 317 septembre 2017wwwsatwchtechnoscopeConcept et reacutedaction Beatrice HuberCollaboration reacutedactionnelle Christine DrsquoAnna-Huber | Alexandra RosakisPhotos gouvernement feacutedeacuteralBergmann | ABB Asea Brown Boveri Ltd | ETH Zurich Alessandro Della Bella | La science appelle les jeunes | Fotolia Photo de couverture Fotolia
Abonnement gratuit et commandes suppleacutementaires SATW Gerbergasse 5 | CH-8001 Zurich technoscopesatwch | Tel +41 44 226 50 11
Technoscope 118 paraicirctra en janvier 2018 ndash juste avant les Jeux olympiques drsquohiver ndash sur le thegraveme de la laquoTechnique dans le sportraquo
On estime que drsquoici la fin 2019 plus de 25 millions de robots industriels seront utiliseacutes dans le monde entier
Le robot le plus rapide du monde selon la socieacuteteacute de production peut courir sur quatre pieds jusqursquoagrave 46 kmh ndash un peu plus vite qursquoUsain Bolt
Le robot le plus puissant du monde selon la socieacuteteacute de production peut soulever des charges jusqursquoagrave 23 tonnes
Selon les estimations 42 millions robots de service seront vendus entre 2016 et 2019 pour lrsquohabitat et les loisirs
Le robot industriel Yumi rencontre la chanceliegravere
allemande Angela Merkel (source gouvernement
feacutedeacuteralBergmann)
Qursquoest-ce que C3PO WALL-E et Terminator ont en commun Facile ce sont des robots Mais qursquoen est-il drsquoIron Man Srsquoagit-il aussi drsquoun robot Non crsquoest un homme qui utilise des composants futuristes comme une exten-sion de son propre corps
La notion de robot nrsquoest pas clairement deacutefi-nie Dans le langage courant un robot est geacute-neacuteralement un appareil drsquoapparence humaine (un laquoandroiumlderaquo) ou une machine qui aide lrsquohomme agrave accomplir diverses tacircches
Une utilisation tregraves polyvalenteLes robots se distinguent par le fait qursquoils sont librement programmables et conccedilus pour exeacutecuter diffeacuterentes tacircches Au contraire des automates qui ne peuvent effectuer qursquoune seule tacircche p ex deacutelivrer un billet de train ou preacuteparer un cafeacute De plus un robot dispose geacuteneacuteralement drsquoaxes mo-biles et peut reacutealiser diffeacute-rentes seacutequences de mou-
vements Il comprend aussi des capteurs conccedilus pour percevoir lrsquoenvironnement et deacuteterminer la position des piegraveces mobiles Par ailleurs un ro-bot nrsquoagit pas forceacutement de maniegravere autonome il peut aussi ecirctre teacuteleacutecommandeacute
Les robots sont deacutejagrave utiliseacutes dans de nombreux domaines Les robots industriels servent p ex au montage ou au soudage des piegraveces deacuteta-cheacutees dans la construction automobile Les ro-bots de service comme les robots aspirateurs ou tondeurs ainsi que les jouets robotiseacutes font deacutesormais partie de notre quotidien Quant aux robots meacutedicaux ils effectuent des coupes de preacutecision lors drsquointerventions et les robots de recherche explorent les profondeurs des volcans ou la surface de planegravetes eacuteloi-gneacutees
Des robots conccedilus pour lrsquohommeCette eacutedition du Technoscope vous preacutesente quelques robots utiliseacutes par lrsquohomme pour lui faciliter la vie lui restituer ses faculteacutes perdues ou mecircme les deacutevelopper
Qursquoest-ce qursquoun robot
Agrave quels critegraveres doit reacutepondre un robot pour travailler ou mecircme habiter avec lrsquohomme
Des compagnons deacutelicats
Bien qursquoil soit encore tregraves jeune Yumi a deacutejagrave participeacute au Forum eacuteconomique mondial (WEF) de Davos qui reacuteunit les grands et les puissants de ce monde Yumi nrsquoest pas un dirigeant poli-tique ni un patron de lrsquoindustrie ou une pop star et pourtant tous lui ont fait la cour lors du WEF Et cela ne tient pas agrave son apparence il est de taille relativement petite et possegravede des bras excessivement longs bien que tregraves mobiles
Ce qui a seacuteduit chez Yumi crsquoest son caractegravere il est attentif capable drsquoapprendre adroit assidu et humble Il effectue des tacircches mecircme mono-tones et dangereuses de maniegravere conscien-cieuse et suit les instructions sans rechigner De plus il srsquoarrecircte degraves qursquoil sent la moindre reacutesis-tance Yumi est construit de faccedilon agrave ne blesser personne Construit Oui car Yumi est un ro-bot mieux encore le robot industriel de reacutefeacute-rence du groupe technologique suisse ABB In-
terconnecteacute facile agrave utiliser et agrave programmer Yumi montre la direction dans laquelle eacutevolue la robotique Fini le temps ougrave lrsquoon placcedilait les ro-bots industriels derriegravere des grilles et des bar-riegraveres photoeacutelectriques pour eacuteviter qursquoils ne mettent en danger les personnes de leur entou-rage Les robots intelligents drsquoaujourdrsquohui nrsquoont plus rien agrave voir avec les robots massifs en tocircle drsquoautrefois qui ne pouvaient doser leur force et provoquaient parfois des accidents
Les nouveaux mateacuteriaux comme le silicone ou le caoutchouc leur donnent une surface souple De plus les cameacuteras leur permettent de percevoir leur environnement et drsquoadapter leur comportement en conseacutequence Les formes corporelles et les membres inspireacutes du monde animal ou humain les rendent mo-biles Par exemple Yumi est si adroit qursquoil peut enfiler une aiguille ou assembler un
smartphone avec preacutecision
Des robots conccedilus pour lrsquohommeAgrave lrsquoavenir les robots travail-
leront en eacutetroite collabora-tion avec les hommes dans le
secteur industriel mais peut- ecirctre aussi dans les hocircpitaux et
les maisons de retraite Toutefois lrsquousage de robots avec des personnes par-
ticuliegraverement vulneacuterables requiert davantage que la technique Pour en faire de veacuteritables assistants ou compagnons les personnes di-rectement concerneacutees agrave savoir le personnel soignant et les personnes tributaires de soins doivent prendre part agrave leur conception
copy ABB Asea Brown Boveri Ltd
Une main robotiseacutee au fin doigteacute
Des compagnons deacutelicats
Saisir soulever tenir et mecircme ressentir les prothegraveses de mains sont deacutejagrave tregraves performantes Et pourtant par rapport agrave la main humaine cela reste encore insuffisant
laquoNotre main est la partie de notre corps qui compte le plus de capteursraquo explique le neuro- ingeacutenieur Silvestro Micera presque deacutesempa-reacute Son eacutequipe de recherche agrave lrsquoEPFL de Lau-sanne a fait les gros titres dans le monde entier avec une prothegravese de la main dont les capteurs artificiels sont relieacutes au cerveau par les nerfs et qui ont rendu le sens du toucher agrave un homme amputeacute de la main Et pourtant ce professeur italien constate laquoChaque nouveau progregraves technologique nous fait prendre conscience que la main est une veacuteritable merveille creacuteeacutee par la natureraquo
Reproduire une main humaine est complexe Rien que lrsquoossature se compose de 27 os indivi-duels avec 36 articulations qui rendent la structure complegravete tregraves stable et tregraves mobile Il faut ajouter agrave cela les muscles inteacuterieurs et ex-
teacuterieurs presque 40 au total Sans oublier les nerfs les ligaments et les vaisseaux ainsi que les reacutecepteurs tactiles deacutejagrave eacutevoqueacutes ndash rien que le bout des doigts en contient environ 150 par cmsup2 Ceux-ci nous permettent de percevoir et de ressentir les vibrations les plus fines de sa-voir si une surface est rugueuse ou lisse si un objet est mou ou dur Ce nrsquoest pas pour rien que lrsquoon parle de laquodoigteacuteraquo ou de laquosaisirraquo la si-gnification du monde
Relier et pas simplement fixerLes choses se compliquent encore lorsqursquoil srsquoagit de relier une main robotique au reste du corps Il ne faut pas seulement la fixer mais eacutegalement la relier de faccedilon agrave ce que les cap-teurs dans les extreacutemiteacutes de doigts artificiels indiquent au cerveau par le biais des voies nerveuses si un objet doit ecirctre saisi ferme-
ment ou deacutelicatement Inversement la pro-thegravese peut ecirctre commandeacutee par le cerveau au moyen de signaux nerveux laquoLes personnes amputeacutees de la main doivent pouvoir bouger notre prothegravese comme srsquoil srsquoagissait de leur propre mainraquo explique Micera laquomais elles doivent aussi la percevoir comme leur propre mainraquo
Tel est le cas avec la main robotiseacutee expeacuterimen-tale que Micera a conccedilue avec son eacutequipe de recherche Dans une videacuteo Dennis Soslashrensen le premier homme agrave lrsquoavoir testeacutee explique avec une certaine eacutemotion agrave quel point il est incroyable de pouvoir sentir agrave nouveau cette main qursquoil a perdue dans un accident Sans mecircme devoir la regarder mecircme dans le noir Cela ne sera possible toutefois que pour une courte dureacutee Apregraves quelques semaines les
chercheurs devront retirer les eacutelectrodes leur permettant de relier la main artificielle aux voies nerveuses pour des raisons de seacutecuriteacute laquoNotre prothegravese sensorielle sera peut-ecirctre dis-ponible commercialement dans dix ansraquo es-time Micera Il srsquoagit pour le moment de tester de mesurer de peaufiner le systegraveme et drsquoes-sayer de concevoir des capteurs et des moteurs les plus petits possible pour les inteacutegrer discregrave-tement dans la prothegravese
Une force surhumaineAgrave quand la main robotiseacutee qui pourra faire da-vantage qursquoune main humaine Un cyborg agrave la force surhumaine laquoPure science fictionraquo sou-rit Micera laquonrsquooublions pas que la nature a mis des millions drsquoanneacutees pour perfectionner la main de lrsquohomme ndash notre technologie ne peut pas rattraper ce retard aussi rapidementraquo
Une main robotiseacutee au fin doigteacute
Comment devient-on neuro-ingeacutenieurSilvestro Micera est ingeacutenieur diplocircmeacute en eacutelectronique de lrsquouniversiteacute de Pise et a obtenu un doctorat en ingeacutenierie biomeacutedicale Aujourdrsquohui ce neuro-ingeacutenieur effectue des recherches en parallegravele agrave Pise et agrave lrsquoEPFL de Lausanne Son eacutequipe de recherche agrave lrsquoEPFL est numeacutero un mondial dans le domaine des prothegraveses de mains bioniques autrement dit des prothegraveses de mains qui srsquoinspirent du modegravele naturel
En biologie un exosquelette deacutesigne lrsquoenveloppe dont sont pourvus certains animaux sans squelette inteacuterieur p ex les insectes ou les coquillages afin de se
stabiliser et de se proteacuteger Les hommes peuvent se passer drsquoexosquelettehellip ou pas
Les exosquelettes modernes sont des robots ou machines qui sont porteacutes au corps et aident le porteur agrave faire certaines activiteacutes ou lui rendent des faculteacutes perdues Au Centre de parapleacutegiques suisse de Nottwil par exemple des robots mar-cheurs permettent aux patients souffrant drsquoune
paralysie ou drsquoune scleacuterose en plaques de reacuteap-prendre agrave marcher
La vie quotidienne au cœur drsquoune compeacutetitionIl est souvent impossible de gueacuterir de nombreux handi-
caps Des robots marcheurs ou exosquelettes sont donc neacute-cessaires pour aider les patients au quotidien En 2016 Zurich
a accueilli le premier Cybathlon une compeacutetition reacuteserveacutee aux personnes handicapeacutees physiques utilisant des tech-
nologies drsquoassistance Les six disciplines se concen-traient sur des situations de la vie quotidienne
qursquoune personne sans handicap peut reacutealiser sans aucune difficulteacute Ces disciplines eacutetaient les sui-vantes course virtuelle avec commande ceacutereacute-brale course de veacutelo avec eacutelectrostimulation musculaire parcours drsquoagiliteacute avec prothegraveses de bras parcours drsquoobstacles avec prothegraveses de jambes parcours avec exosquelettes robotiseacutes
parcours avec fauteuils roulants eacutelectriques Dans le parcours avec exosquelettes les participants devaient notamment srsquoasseoir sur un canapeacute puis se relever ouvrir une porte la franchir et la refermer ainsi
que monter et descendre des pentes
Le choix de ces tacircches deacutemontre que le point crucial drsquoun dispositif drsquoas-sistance est son aptitude agrave lrsquoutilisation quotidienne En dehors de lrsquoenvi-
Lrsquoexosquelette ndash une armure utile
ronnement controcircleacute en laboratoire ou dans le service de physiotheacuterapie le patient est en ef-fet confronteacute agrave des surfaces ineacutegales ou des obstacles impreacutevisibles qui poussent rapide-ment les systegravemes drsquoassistance agrave leurs limites
Une articulation du genou adaptablePour palier agrave ce problegraveme une eacutequipe de lrsquoETH Zurich qui a participeacute au Cybathlon a eacutequipeacute son exosquelette drsquoune articulation du genou dont la rigiditeacute peut srsquoadapter au terrain Comme lrsquoexpliquent les chercheurs partici-pants Stefan Schrade et Patrick Pfreundschuh il est tout agrave fait possible drsquoamortir le pas plus ou moins fortement selon la vitesse de marche et le sol [comme avec une articulation de ge-nou naturelle] Actuellement la rigiditeacute doit encore ecirctre reacutegleacutee manuellement mais une commande autonome ameacutelioreacutee est en cours
drsquoeacutelaboration Lrsquoexosquelette a eacuteteacute conccedilu dans le cadre des projets laquoFokusraquo qui offrent la pos-sibiliteacute aux eacutetudiants de participer au deacutevelop-pement drsquoun produit novateur au sein drsquoune eacutequipe interdisciplinaire La collaboration eacutetroite entre les eacutetudiants en geacutenie meacutecanique en eacutelectrotechnique et en sciences de la santeacute ainsi que les meacutedecins les personnes concer-neacutees et les professionnels de lrsquoindustrie est consideacutereacutee comme le principal facteur de suc-cegraves pour cette recherche
Lis lrsquointerview avec Stefan Schrade doc-torant RELab de lrsquoETH Zurich et chef drsquoeacutequipe VariLeg et Patrick Pfreundschuh bachelier en geacutenie meacutecanique de lrsquoETH Zurich et porte-parole VariLeg
Lrsquoeacutequipe VariLeg lors du parcours avec exosquelettes au
Cybathlon 2016
WO
WDepuis un demi-siegravecle la fondation laquoLa science appelle les jeunesraquo offre aux eacutelegraveves un aperccedilu de la recherche de la science et de la technique
La science est lieacutee agrave la soif de connaissances Et la soif de connaissances nrsquoest finalement qursquoun mot un peu surfait pour deacutesigner la curiositeacute Toute personne curieuse pose des questions remet en cause bricole expeacute-rimente ndash toute personne curieuse stimule lrsquoesprit drsquoinvestigation Depuis 1967 la fon-dation laquoLa science appelle les jeunesraquo suscite
On recherche des curieux
le plaisir drsquoexplorer et de deacutecouvrir Elle or-ganise des semaines drsquoeacutetudes au cours des-quelles les eacutelegraveves peuvent fouiner dans les laboratoires de recherche Et chaque anneacutee se deacuteroule un grand concours national pour les jeunes chercheuses et chercheurs Parmi les 107 travaux primeacutes (sur un total de 300 soumis) on comptait en 2017 une machine
Atelier sur lrsquoimpression 3D couche par couchePour modeacuteliser un objet et lrsquoimprimer avec une imprimante 3D une classe du gymnase de Baden srsquoest rendue un
mercredi apregraves-midi agrave Berne avec son professeur Lrsquoinstructeur leur a tout drsquoabord expliqueacute le principe de base de
lrsquoimpression en 3D Il srsquoagit drsquoun proceacutedeacute de couches fondues au cours duquel un objet tridimensionnel est
fabriqueacute couche par couche avec une matiegravere plastique liquide une reacutesine syntheacutetique du meacutetal de la
ceacuteramique un biomateacuteriau ou mecircme des aliments Les eacutelegraveves ont deacutecouvert que les designers les architectes et
les techniciens meacutedicaux ne jurent plus que par cette technique En effet elle leur permet de transformer agrave peu
de frais et drsquoefforts leur eacutebauche de projet en un modegravele que lrsquoon peut tenir en main regarder de tous cocircteacutes et
donc mieux laquocomprendreraquo qursquoun dessin abstrait Au cours de cette preacutesentation les imprimantes bourdonnaient
deacutejagrave ndash en effet pour ecirctre suffisamment fluide le mateacuteriau dans les cartouches doit drsquoabord ecirctre chauffeacute
Pour savoir ougrave appliquer le mateacuteriau et laisser un espace vide lrsquoimprimante 3D a besoin drsquoun modegravele informatique
en 3D qui deacutefinit avec preacutecision couche par couche toutes les coordonneacutees de lrsquoobjet agrave imprimer dans les trois
dimensions Compliqueacute Pas vraiment les eacutelegraveves de Baden ont appris agrave utiliser le logiciel de construction de faccedilon
ludique Puis ils se sont mis de suite au travail par groupes de deux ou trois ils ont conccedilu des porte-cleacutes personnali-
seacutes de diffeacuterentes couleurs puis enregistreacute leur modegravele dans un fichier et transmis les donneacutees agrave lrsquoimprimante
AH
A
On recherche des curieuxagrave espresso portable un robot drsquoaffinage de fromage et un systegraveme de freinage pour les luges Davos
50 ans de laquoLa science appelle les jeunesraquo la ceacutereacutemonie de remise des prix qui srsquoest deacute-rouleacutee fin avril agrave Berne a clocirctureacute la semaine du jubileacute par des expositions des spectacles un Science Bar et des Study Days avec des ateliers qui ont offert un aperccedilu captivant de la science de la technique et de la recherche
Deacutecouvrir les robots
RobOlympicsConstruis ton propre robot et participe aux 15e jeux RobOlympics le 11 novembre 2017wwwrobolympicsch
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SimplyScienceTu nrsquoen as pas encore assez Alors rends-toi sur le site web SimplyScience Tu y trouveras beaucoup drsquoinspiration pour le choix de ton meacutetier ou de tes eacutetudes wwwsimplysciencech
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Atelier sur la neurobiologie lrsquoillusion de la main en caoutchoucIl a fallu srsquoarmer de patience une imprimante 3D
avance tregraves lentement ndash le deacutelai est tregraves long avant
drsquoobtenir un porte-cleacutes Crsquoeacutetait donc lrsquooccasion de
rendre visite agrave une classe du gymnase de Muristalden
(Berne) dont les eacutelegraveves deux eacutetages plus haut as-
sistaient avec fascination agrave lrsquoatelier de neurobiologie
et deacutecouvraient agrave quel point il est facile de berner le
cerveau Il suffit pour cela drsquoun tissu pour recouvrir sa
propre main et drsquoune main en caoutchouc placeacutee sur
la table Ensuite une personne passe simultaneacutement
un pinceau sur les doigts situeacutes sous le tissu et sur
les doigts de la main en caoutchouc Peu de temps
apregraves le cerveau pense que le leurre sans vie est la
veacuteritable main
Inteacuteressant laquoTregraves inteacuteressantraquo ont deacuteclareacute unanimement les eacutelegraveves de Berne et de Baden agrave la fin de lrsquoapregraves-midi Certains sont rentreacutes chez eux avec le porte-cleacutes qursquoils avaient conccedilu et imprimeacute et drsquoautres avec un treacutesor rempli de nouvelles connaissances Participe toi aussi lrsquoanneacutee prochaine wwwsjfch
AH
AUn actionneur pour les tout petitsAgrave lrsquoavenir lrsquoobjectif est drsquoacheminer les nanorobots de faccedilon cibleacutee jusqursquoagrave certains endroits du corps pour y deacutelivrer des meacutedicaments deacutebloquer des vaisseaux obstrueacutes ocircter les deacutepocircts de la reacutetine ou encore preacutelever des eacutechan-tillons diagnostiques La question est donc de savoir comment faire pour que ces robots identifient les emplacements souhaiteacutes et les atteignent Le monde nanocosmique est tregraves diffeacuterent de celui que nous connaissons Une bacteacuterie qui se fraie un chemin dans un liquide tel que le sang ne se contente pas de le traverser elle doit lutter activement dans une masse visqueuse ndash comme un homme le ferait srsquoil essayait de marcher dans du miel ou du goudron Afin qursquoun nanorobot ne reste pas en plan il a donc besoin drsquoun nano-actionneur autrement dit un moteur au format mini
Pour palier agrave ce problegraveme les chercheurs se sont inspireacutes de la nature et plus preacuteciseacutement du flagelle le moyen de locomotion de certaines bacteacuteries Un flagelle pourrait ecirctre compareacute agrave un tire-bouchon ancreacute dans une bacteacuterie qui tourne autour de son axe longitudinal et pousse ou tire la bacteacuterie vers lrsquoavant
Sur le modegravele du flagelle les chercheurs ont donc construit un microrobot constitueacute drsquoune tecircte magneacutetique et drsquoune queue en forme de spirale Un champ magneacutetique appliqueacute de lrsquoexteacuterieur permet de controcircler le sens et la vitesse de rotation de la spirale et par conseacutequent le sens de deacuteplacement et la vitesse du microrobot
Le robot ne peut pas uniquement bouger au moyen de sa tecircte magneacutetique mais doit aussi utiliser aussi sa queue rotative pour lrsquoactionnement En effet les proprieacuteteacutes magneacutetiques drsquoobjets aussi petits sont trop faibles pour leur permettre de bouger agrave lrsquoaide des seules forces magneacutetiques
3 microm
Infos amp liens Entre la prothegravese drsquoune main et le robot humanoiumlde le pas est franchi Des fonctions relationnelles drsquoaccompagnement se deacuteveloppent avec les robots de compagnie Si lrsquoaspect eacutethique de la bionique et de la robotique trsquointerpelle lrsquoeacutetude de la philosophie et de lrsquohistoire des sciences trsquoapportera des outils de reacuteflexion
Cursus EPF en sciences et technologies du vivant neurosciences et bioingeacutenierie httpsvepflchsection_stv
Les professions citeacutees sont deacutetailleacutees sur wwworientationch
Conception construction programmationLes prothegraveses bioniques sont conccedilues par des ingeacute-nieurs (sciences et technologies du vivant mateacute-riaux meacutecanique chimie eacutelectronique informa-tique ergonomie et design etc) en collaboration avec des biologistes et des meacutedecins (neurologues chirurgiens orthopeacutedistes neurochirurgiens etc) Ces meacutetiers srsquoacquiegraverent par des eacutetudes universi-taires speacutecialiseacutees ou polytechniques acces-sibles apregraves le gymnase ou un apprentissage Avant de pouvoir assurer leurs fonctions les robots sont construits connecteacutes programmeacutes leurs piegraveces dessineacutees et fabriqueacutees Crsquoest le savoir-faire des micromeacutecaniciens des agents techniques des matiegraveres syntheacutetiques des eacutelectroniciens des in-formaticiens des dessinateurs en construction mi-crotechnique des dessinateurs-constructeurs in-dustriels etc Autant de meacutetiers qui srsquoacquiegraverent par un apprentissage Cette voie permet de ga-gner un savoir-faire et des connaissances ouvrant agrave la fois sur des perspectives drsquoemploi et sur des pro-jets drsquoeacutetudes ou de perfectionnement
Je vais finir lrsquoeacutecole et jrsquoheacutesite encore entre le gymnase et un apprentissage Comme je mrsquointeacuteresse agrave la fois agrave la robotique et agrave la meacutedecine jrsquoaimerais connaicirctre les meacutetiers qui associeraient les deux domaines et comment on les apprend (Maxence 16 ans)
Salut MaxenceComment les mouches srsquoaccrochent-elles au pla-fond Comment les poissons nagent-ils Com-ment une main attrape-t-elle un objet sans lrsquoeacutecraser Qursquoest-ce que la marche Lrsquoobservation de la vie stimule lrsquoimagination de scientifiques qui transfegraverent dans le monde de la technique les trucs et astuces de la nature Les applications vont du scotch magique au sous-marin du robot industriel agrave la prothegravese bionique Ce domaine est celui des sciences et technologies du vivant en particulier des neurosciences dont les applica-tions innovantes font aujourdrsquohui beaucoup par-ler drsquoelles Jambe de bois et main-crochet crsquoest de lrsquohistoire ancienne Car remplacer par un ro-bot un membre perdu lors drsquoun accident nrsquoa plus rien de la science-fiction Deux univers profes-sionnels interviennent agrave la croiseacutee des sciences et technologies du vivant Une formation scienti-fique te conduira aussi bien du cocircteacute de lrsquoingeacute-nierie que du cocircteacute de la meacutedecinebiologie ndash voire directement agrave la bioingeacutenierie
Corinne Giroud Office cantonal drsquoorientation scolaire et professionnelle ndash Vaud
Choix drsquoeacutetudes et de carriegravere
WO
WImpressum SATW Technoscope 317 septembre 2017wwwsatwchtechnoscopeConcept et reacutedaction Beatrice HuberCollaboration reacutedactionnelle Christine DrsquoAnna-Huber | Alexandra RosakisPhotos gouvernement feacutedeacuteralBergmann | ABB Asea Brown Boveri Ltd | ETH Zurich Alessandro Della Bella | La science appelle les jeunes | Fotolia Photo de couverture Fotolia
Abonnement gratuit et commandes suppleacutementaires SATW Gerbergasse 5 | CH-8001 Zurich technoscopesatwch | Tel +41 44 226 50 11
Technoscope 118 paraicirctra en janvier 2018 ndash juste avant les Jeux olympiques drsquohiver ndash sur le thegraveme de la laquoTechnique dans le sportraquo
On estime que drsquoici la fin 2019 plus de 25 millions de robots industriels seront utiliseacutes dans le monde entier
Le robot le plus rapide du monde selon la socieacuteteacute de production peut courir sur quatre pieds jusqursquoagrave 46 kmh ndash un peu plus vite qursquoUsain Bolt
Le robot le plus puissant du monde selon la socieacuteteacute de production peut soulever des charges jusqursquoagrave 23 tonnes
Selon les estimations 42 millions robots de service seront vendus entre 2016 et 2019 pour lrsquohabitat et les loisirs
Le robot industriel Yumi rencontre la chanceliegravere
allemande Angela Merkel (source gouvernement
feacutedeacuteralBergmann)
Qursquoest-ce que C3PO WALL-E et Terminator ont en commun Facile ce sont des robots Mais qursquoen est-il drsquoIron Man Srsquoagit-il aussi drsquoun robot Non crsquoest un homme qui utilise des composants futuristes comme une exten-sion de son propre corps
La notion de robot nrsquoest pas clairement deacutefi-nie Dans le langage courant un robot est geacute-neacuteralement un appareil drsquoapparence humaine (un laquoandroiumlderaquo) ou une machine qui aide lrsquohomme agrave accomplir diverses tacircches
Une utilisation tregraves polyvalenteLes robots se distinguent par le fait qursquoils sont librement programmables et conccedilus pour exeacutecuter diffeacuterentes tacircches Au contraire des automates qui ne peuvent effectuer qursquoune seule tacircche p ex deacutelivrer un billet de train ou preacuteparer un cafeacute De plus un robot dispose geacuteneacuteralement drsquoaxes mo-biles et peut reacutealiser diffeacute-rentes seacutequences de mou-
vements Il comprend aussi des capteurs conccedilus pour percevoir lrsquoenvironnement et deacuteterminer la position des piegraveces mobiles Par ailleurs un ro-bot nrsquoagit pas forceacutement de maniegravere autonome il peut aussi ecirctre teacuteleacutecommandeacute
Les robots sont deacutejagrave utiliseacutes dans de nombreux domaines Les robots industriels servent p ex au montage ou au soudage des piegraveces deacuteta-cheacutees dans la construction automobile Les ro-bots de service comme les robots aspirateurs ou tondeurs ainsi que les jouets robotiseacutes font deacutesormais partie de notre quotidien Quant aux robots meacutedicaux ils effectuent des coupes de preacutecision lors drsquointerventions et les robots de recherche explorent les profondeurs des volcans ou la surface de planegravetes eacuteloi-gneacutees
Des robots conccedilus pour lrsquohommeCette eacutedition du Technoscope vous preacutesente quelques robots utiliseacutes par lrsquohomme pour lui faciliter la vie lui restituer ses faculteacutes perdues ou mecircme les deacutevelopper
Qursquoest-ce qursquoun robot
Agrave quels critegraveres doit reacutepondre un robot pour travailler ou mecircme habiter avec lrsquohomme
Des compagnons deacutelicats
Bien qursquoil soit encore tregraves jeune Yumi a deacutejagrave participeacute au Forum eacuteconomique mondial (WEF) de Davos qui reacuteunit les grands et les puissants de ce monde Yumi nrsquoest pas un dirigeant poli-tique ni un patron de lrsquoindustrie ou une pop star et pourtant tous lui ont fait la cour lors du WEF Et cela ne tient pas agrave son apparence il est de taille relativement petite et possegravede des bras excessivement longs bien que tregraves mobiles
Ce qui a seacuteduit chez Yumi crsquoest son caractegravere il est attentif capable drsquoapprendre adroit assidu et humble Il effectue des tacircches mecircme mono-tones et dangereuses de maniegravere conscien-cieuse et suit les instructions sans rechigner De plus il srsquoarrecircte degraves qursquoil sent la moindre reacutesis-tance Yumi est construit de faccedilon agrave ne blesser personne Construit Oui car Yumi est un ro-bot mieux encore le robot industriel de reacutefeacute-rence du groupe technologique suisse ABB In-
terconnecteacute facile agrave utiliser et agrave programmer Yumi montre la direction dans laquelle eacutevolue la robotique Fini le temps ougrave lrsquoon placcedilait les ro-bots industriels derriegravere des grilles et des bar-riegraveres photoeacutelectriques pour eacuteviter qursquoils ne mettent en danger les personnes de leur entou-rage Les robots intelligents drsquoaujourdrsquohui nrsquoont plus rien agrave voir avec les robots massifs en tocircle drsquoautrefois qui ne pouvaient doser leur force et provoquaient parfois des accidents
Les nouveaux mateacuteriaux comme le silicone ou le caoutchouc leur donnent une surface souple De plus les cameacuteras leur permettent de percevoir leur environnement et drsquoadapter leur comportement en conseacutequence Les formes corporelles et les membres inspireacutes du monde animal ou humain les rendent mo-biles Par exemple Yumi est si adroit qursquoil peut enfiler une aiguille ou assembler un
smartphone avec preacutecision
Des robots conccedilus pour lrsquohommeAgrave lrsquoavenir les robots travail-
leront en eacutetroite collabora-tion avec les hommes dans le
secteur industriel mais peut- ecirctre aussi dans les hocircpitaux et
les maisons de retraite Toutefois lrsquousage de robots avec des personnes par-
ticuliegraverement vulneacuterables requiert davantage que la technique Pour en faire de veacuteritables assistants ou compagnons les personnes di-rectement concerneacutees agrave savoir le personnel soignant et les personnes tributaires de soins doivent prendre part agrave leur conception
copy ABB Asea Brown Boveri Ltd
Une main robotiseacutee au fin doigteacute
Des compagnons deacutelicats
Saisir soulever tenir et mecircme ressentir les prothegraveses de mains sont deacutejagrave tregraves performantes Et pourtant par rapport agrave la main humaine cela reste encore insuffisant
laquoNotre main est la partie de notre corps qui compte le plus de capteursraquo explique le neuro- ingeacutenieur Silvestro Micera presque deacutesempa-reacute Son eacutequipe de recherche agrave lrsquoEPFL de Lau-sanne a fait les gros titres dans le monde entier avec une prothegravese de la main dont les capteurs artificiels sont relieacutes au cerveau par les nerfs et qui ont rendu le sens du toucher agrave un homme amputeacute de la main Et pourtant ce professeur italien constate laquoChaque nouveau progregraves technologique nous fait prendre conscience que la main est une veacuteritable merveille creacuteeacutee par la natureraquo
Reproduire une main humaine est complexe Rien que lrsquoossature se compose de 27 os indivi-duels avec 36 articulations qui rendent la structure complegravete tregraves stable et tregraves mobile Il faut ajouter agrave cela les muscles inteacuterieurs et ex-
teacuterieurs presque 40 au total Sans oublier les nerfs les ligaments et les vaisseaux ainsi que les reacutecepteurs tactiles deacutejagrave eacutevoqueacutes ndash rien que le bout des doigts en contient environ 150 par cmsup2 Ceux-ci nous permettent de percevoir et de ressentir les vibrations les plus fines de sa-voir si une surface est rugueuse ou lisse si un objet est mou ou dur Ce nrsquoest pas pour rien que lrsquoon parle de laquodoigteacuteraquo ou de laquosaisirraquo la si-gnification du monde
Relier et pas simplement fixerLes choses se compliquent encore lorsqursquoil srsquoagit de relier une main robotique au reste du corps Il ne faut pas seulement la fixer mais eacutegalement la relier de faccedilon agrave ce que les cap-teurs dans les extreacutemiteacutes de doigts artificiels indiquent au cerveau par le biais des voies nerveuses si un objet doit ecirctre saisi ferme-
ment ou deacutelicatement Inversement la pro-thegravese peut ecirctre commandeacutee par le cerveau au moyen de signaux nerveux laquoLes personnes amputeacutees de la main doivent pouvoir bouger notre prothegravese comme srsquoil srsquoagissait de leur propre mainraquo explique Micera laquomais elles doivent aussi la percevoir comme leur propre mainraquo
Tel est le cas avec la main robotiseacutee expeacuterimen-tale que Micera a conccedilue avec son eacutequipe de recherche Dans une videacuteo Dennis Soslashrensen le premier homme agrave lrsquoavoir testeacutee explique avec une certaine eacutemotion agrave quel point il est incroyable de pouvoir sentir agrave nouveau cette main qursquoil a perdue dans un accident Sans mecircme devoir la regarder mecircme dans le noir Cela ne sera possible toutefois que pour une courte dureacutee Apregraves quelques semaines les
chercheurs devront retirer les eacutelectrodes leur permettant de relier la main artificielle aux voies nerveuses pour des raisons de seacutecuriteacute laquoNotre prothegravese sensorielle sera peut-ecirctre dis-ponible commercialement dans dix ansraquo es-time Micera Il srsquoagit pour le moment de tester de mesurer de peaufiner le systegraveme et drsquoes-sayer de concevoir des capteurs et des moteurs les plus petits possible pour les inteacutegrer discregrave-tement dans la prothegravese
Une force surhumaineAgrave quand la main robotiseacutee qui pourra faire da-vantage qursquoune main humaine Un cyborg agrave la force surhumaine laquoPure science fictionraquo sou-rit Micera laquonrsquooublions pas que la nature a mis des millions drsquoanneacutees pour perfectionner la main de lrsquohomme ndash notre technologie ne peut pas rattraper ce retard aussi rapidementraquo
Une main robotiseacutee au fin doigteacute
Comment devient-on neuro-ingeacutenieurSilvestro Micera est ingeacutenieur diplocircmeacute en eacutelectronique de lrsquouniversiteacute de Pise et a obtenu un doctorat en ingeacutenierie biomeacutedicale Aujourdrsquohui ce neuro-ingeacutenieur effectue des recherches en parallegravele agrave Pise et agrave lrsquoEPFL de Lausanne Son eacutequipe de recherche agrave lrsquoEPFL est numeacutero un mondial dans le domaine des prothegraveses de mains bioniques autrement dit des prothegraveses de mains qui srsquoinspirent du modegravele naturel
En biologie un exosquelette deacutesigne lrsquoenveloppe dont sont pourvus certains animaux sans squelette inteacuterieur p ex les insectes ou les coquillages afin de se
stabiliser et de se proteacuteger Les hommes peuvent se passer drsquoexosquelettehellip ou pas
Les exosquelettes modernes sont des robots ou machines qui sont porteacutes au corps et aident le porteur agrave faire certaines activiteacutes ou lui rendent des faculteacutes perdues Au Centre de parapleacutegiques suisse de Nottwil par exemple des robots mar-cheurs permettent aux patients souffrant drsquoune
paralysie ou drsquoune scleacuterose en plaques de reacuteap-prendre agrave marcher
La vie quotidienne au cœur drsquoune compeacutetitionIl est souvent impossible de gueacuterir de nombreux handi-
caps Des robots marcheurs ou exosquelettes sont donc neacute-cessaires pour aider les patients au quotidien En 2016 Zurich
a accueilli le premier Cybathlon une compeacutetition reacuteserveacutee aux personnes handicapeacutees physiques utilisant des tech-
nologies drsquoassistance Les six disciplines se concen-traient sur des situations de la vie quotidienne
qursquoune personne sans handicap peut reacutealiser sans aucune difficulteacute Ces disciplines eacutetaient les sui-vantes course virtuelle avec commande ceacutereacute-brale course de veacutelo avec eacutelectrostimulation musculaire parcours drsquoagiliteacute avec prothegraveses de bras parcours drsquoobstacles avec prothegraveses de jambes parcours avec exosquelettes robotiseacutes
parcours avec fauteuils roulants eacutelectriques Dans le parcours avec exosquelettes les participants devaient notamment srsquoasseoir sur un canapeacute puis se relever ouvrir une porte la franchir et la refermer ainsi
que monter et descendre des pentes
Le choix de ces tacircches deacutemontre que le point crucial drsquoun dispositif drsquoas-sistance est son aptitude agrave lrsquoutilisation quotidienne En dehors de lrsquoenvi-
Lrsquoexosquelette ndash une armure utile
ronnement controcircleacute en laboratoire ou dans le service de physiotheacuterapie le patient est en ef-fet confronteacute agrave des surfaces ineacutegales ou des obstacles impreacutevisibles qui poussent rapide-ment les systegravemes drsquoassistance agrave leurs limites
Une articulation du genou adaptablePour palier agrave ce problegraveme une eacutequipe de lrsquoETH Zurich qui a participeacute au Cybathlon a eacutequipeacute son exosquelette drsquoune articulation du genou dont la rigiditeacute peut srsquoadapter au terrain Comme lrsquoexpliquent les chercheurs partici-pants Stefan Schrade et Patrick Pfreundschuh il est tout agrave fait possible drsquoamortir le pas plus ou moins fortement selon la vitesse de marche et le sol [comme avec une articulation de ge-nou naturelle] Actuellement la rigiditeacute doit encore ecirctre reacutegleacutee manuellement mais une commande autonome ameacutelioreacutee est en cours
drsquoeacutelaboration Lrsquoexosquelette a eacuteteacute conccedilu dans le cadre des projets laquoFokusraquo qui offrent la pos-sibiliteacute aux eacutetudiants de participer au deacutevelop-pement drsquoun produit novateur au sein drsquoune eacutequipe interdisciplinaire La collaboration eacutetroite entre les eacutetudiants en geacutenie meacutecanique en eacutelectrotechnique et en sciences de la santeacute ainsi que les meacutedecins les personnes concer-neacutees et les professionnels de lrsquoindustrie est consideacutereacutee comme le principal facteur de suc-cegraves pour cette recherche
Lis lrsquointerview avec Stefan Schrade doc-torant RELab de lrsquoETH Zurich et chef drsquoeacutequipe VariLeg et Patrick Pfreundschuh bachelier en geacutenie meacutecanique de lrsquoETH Zurich et porte-parole VariLeg
Lrsquoeacutequipe VariLeg lors du parcours avec exosquelettes au
Cybathlon 2016
WO
WDepuis un demi-siegravecle la fondation laquoLa science appelle les jeunesraquo offre aux eacutelegraveves un aperccedilu de la recherche de la science et de la technique
La science est lieacutee agrave la soif de connaissances Et la soif de connaissances nrsquoest finalement qursquoun mot un peu surfait pour deacutesigner la curiositeacute Toute personne curieuse pose des questions remet en cause bricole expeacute-rimente ndash toute personne curieuse stimule lrsquoesprit drsquoinvestigation Depuis 1967 la fon-dation laquoLa science appelle les jeunesraquo suscite
On recherche des curieux
le plaisir drsquoexplorer et de deacutecouvrir Elle or-ganise des semaines drsquoeacutetudes au cours des-quelles les eacutelegraveves peuvent fouiner dans les laboratoires de recherche Et chaque anneacutee se deacuteroule un grand concours national pour les jeunes chercheuses et chercheurs Parmi les 107 travaux primeacutes (sur un total de 300 soumis) on comptait en 2017 une machine
Atelier sur lrsquoimpression 3D couche par couchePour modeacuteliser un objet et lrsquoimprimer avec une imprimante 3D une classe du gymnase de Baden srsquoest rendue un
mercredi apregraves-midi agrave Berne avec son professeur Lrsquoinstructeur leur a tout drsquoabord expliqueacute le principe de base de
lrsquoimpression en 3D Il srsquoagit drsquoun proceacutedeacute de couches fondues au cours duquel un objet tridimensionnel est
fabriqueacute couche par couche avec une matiegravere plastique liquide une reacutesine syntheacutetique du meacutetal de la
ceacuteramique un biomateacuteriau ou mecircme des aliments Les eacutelegraveves ont deacutecouvert que les designers les architectes et
les techniciens meacutedicaux ne jurent plus que par cette technique En effet elle leur permet de transformer agrave peu
de frais et drsquoefforts leur eacutebauche de projet en un modegravele que lrsquoon peut tenir en main regarder de tous cocircteacutes et
donc mieux laquocomprendreraquo qursquoun dessin abstrait Au cours de cette preacutesentation les imprimantes bourdonnaient
deacutejagrave ndash en effet pour ecirctre suffisamment fluide le mateacuteriau dans les cartouches doit drsquoabord ecirctre chauffeacute
Pour savoir ougrave appliquer le mateacuteriau et laisser un espace vide lrsquoimprimante 3D a besoin drsquoun modegravele informatique
en 3D qui deacutefinit avec preacutecision couche par couche toutes les coordonneacutees de lrsquoobjet agrave imprimer dans les trois
dimensions Compliqueacute Pas vraiment les eacutelegraveves de Baden ont appris agrave utiliser le logiciel de construction de faccedilon
ludique Puis ils se sont mis de suite au travail par groupes de deux ou trois ils ont conccedilu des porte-cleacutes personnali-
seacutes de diffeacuterentes couleurs puis enregistreacute leur modegravele dans un fichier et transmis les donneacutees agrave lrsquoimprimante
AH
A
On recherche des curieuxagrave espresso portable un robot drsquoaffinage de fromage et un systegraveme de freinage pour les luges Davos
50 ans de laquoLa science appelle les jeunesraquo la ceacutereacutemonie de remise des prix qui srsquoest deacute-rouleacutee fin avril agrave Berne a clocirctureacute la semaine du jubileacute par des expositions des spectacles un Science Bar et des Study Days avec des ateliers qui ont offert un aperccedilu captivant de la science de la technique et de la recherche
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Atelier sur la neurobiologie lrsquoillusion de la main en caoutchoucIl a fallu srsquoarmer de patience une imprimante 3D
avance tregraves lentement ndash le deacutelai est tregraves long avant
drsquoobtenir un porte-cleacutes Crsquoeacutetait donc lrsquooccasion de
rendre visite agrave une classe du gymnase de Muristalden
(Berne) dont les eacutelegraveves deux eacutetages plus haut as-
sistaient avec fascination agrave lrsquoatelier de neurobiologie
et deacutecouvraient agrave quel point il est facile de berner le
cerveau Il suffit pour cela drsquoun tissu pour recouvrir sa
propre main et drsquoune main en caoutchouc placeacutee sur
la table Ensuite une personne passe simultaneacutement
un pinceau sur les doigts situeacutes sous le tissu et sur
les doigts de la main en caoutchouc Peu de temps
apregraves le cerveau pense que le leurre sans vie est la
veacuteritable main
Inteacuteressant laquoTregraves inteacuteressantraquo ont deacuteclareacute unanimement les eacutelegraveves de Berne et de Baden agrave la fin de lrsquoapregraves-midi Certains sont rentreacutes chez eux avec le porte-cleacutes qursquoils avaient conccedilu et imprimeacute et drsquoautres avec un treacutesor rempli de nouvelles connaissances Participe toi aussi lrsquoanneacutee prochaine wwwsjfch
AH
AUn actionneur pour les tout petitsAgrave lrsquoavenir lrsquoobjectif est drsquoacheminer les nanorobots de faccedilon cibleacutee jusqursquoagrave certains endroits du corps pour y deacutelivrer des meacutedicaments deacutebloquer des vaisseaux obstrueacutes ocircter les deacutepocircts de la reacutetine ou encore preacutelever des eacutechan-tillons diagnostiques La question est donc de savoir comment faire pour que ces robots identifient les emplacements souhaiteacutes et les atteignent Le monde nanocosmique est tregraves diffeacuterent de celui que nous connaissons Une bacteacuterie qui se fraie un chemin dans un liquide tel que le sang ne se contente pas de le traverser elle doit lutter activement dans une masse visqueuse ndash comme un homme le ferait srsquoil essayait de marcher dans du miel ou du goudron Afin qursquoun nanorobot ne reste pas en plan il a donc besoin drsquoun nano-actionneur autrement dit un moteur au format mini
Pour palier agrave ce problegraveme les chercheurs se sont inspireacutes de la nature et plus preacuteciseacutement du flagelle le moyen de locomotion de certaines bacteacuteries Un flagelle pourrait ecirctre compareacute agrave un tire-bouchon ancreacute dans une bacteacuterie qui tourne autour de son axe longitudinal et pousse ou tire la bacteacuterie vers lrsquoavant
Sur le modegravele du flagelle les chercheurs ont donc construit un microrobot constitueacute drsquoune tecircte magneacutetique et drsquoune queue en forme de spirale Un champ magneacutetique appliqueacute de lrsquoexteacuterieur permet de controcircler le sens et la vitesse de rotation de la spirale et par conseacutequent le sens de deacuteplacement et la vitesse du microrobot
Le robot ne peut pas uniquement bouger au moyen de sa tecircte magneacutetique mais doit aussi utiliser aussi sa queue rotative pour lrsquoactionnement En effet les proprieacuteteacutes magneacutetiques drsquoobjets aussi petits sont trop faibles pour leur permettre de bouger agrave lrsquoaide des seules forces magneacutetiques
3 microm
Infos amp liens Entre la prothegravese drsquoune main et le robot humanoiumlde le pas est franchi Des fonctions relationnelles drsquoaccompagnement se deacuteveloppent avec les robots de compagnie Si lrsquoaspect eacutethique de la bionique et de la robotique trsquointerpelle lrsquoeacutetude de la philosophie et de lrsquohistoire des sciences trsquoapportera des outils de reacuteflexion
Cursus EPF en sciences et technologies du vivant neurosciences et bioingeacutenierie httpsvepflchsection_stv
Les professions citeacutees sont deacutetailleacutees sur wwworientationch
Conception construction programmationLes prothegraveses bioniques sont conccedilues par des ingeacute-nieurs (sciences et technologies du vivant mateacute-riaux meacutecanique chimie eacutelectronique informa-tique ergonomie et design etc) en collaboration avec des biologistes et des meacutedecins (neurologues chirurgiens orthopeacutedistes neurochirurgiens etc) Ces meacutetiers srsquoacquiegraverent par des eacutetudes universi-taires speacutecialiseacutees ou polytechniques acces-sibles apregraves le gymnase ou un apprentissage Avant de pouvoir assurer leurs fonctions les robots sont construits connecteacutes programmeacutes leurs piegraveces dessineacutees et fabriqueacutees Crsquoest le savoir-faire des micromeacutecaniciens des agents techniques des matiegraveres syntheacutetiques des eacutelectroniciens des in-formaticiens des dessinateurs en construction mi-crotechnique des dessinateurs-constructeurs in-dustriels etc Autant de meacutetiers qui srsquoacquiegraverent par un apprentissage Cette voie permet de ga-gner un savoir-faire et des connaissances ouvrant agrave la fois sur des perspectives drsquoemploi et sur des pro-jets drsquoeacutetudes ou de perfectionnement
Je vais finir lrsquoeacutecole et jrsquoheacutesite encore entre le gymnase et un apprentissage Comme je mrsquointeacuteresse agrave la fois agrave la robotique et agrave la meacutedecine jrsquoaimerais connaicirctre les meacutetiers qui associeraient les deux domaines et comment on les apprend (Maxence 16 ans)
Salut MaxenceComment les mouches srsquoaccrochent-elles au pla-fond Comment les poissons nagent-ils Com-ment une main attrape-t-elle un objet sans lrsquoeacutecraser Qursquoest-ce que la marche Lrsquoobservation de la vie stimule lrsquoimagination de scientifiques qui transfegraverent dans le monde de la technique les trucs et astuces de la nature Les applications vont du scotch magique au sous-marin du robot industriel agrave la prothegravese bionique Ce domaine est celui des sciences et technologies du vivant en particulier des neurosciences dont les applica-tions innovantes font aujourdrsquohui beaucoup par-ler drsquoelles Jambe de bois et main-crochet crsquoest de lrsquohistoire ancienne Car remplacer par un ro-bot un membre perdu lors drsquoun accident nrsquoa plus rien de la science-fiction Deux univers profes-sionnels interviennent agrave la croiseacutee des sciences et technologies du vivant Une formation scienti-fique te conduira aussi bien du cocircteacute de lrsquoingeacute-nierie que du cocircteacute de la meacutedecinebiologie ndash voire directement agrave la bioingeacutenierie
Corinne Giroud Office cantonal drsquoorientation scolaire et professionnelle ndash Vaud
Choix drsquoeacutetudes et de carriegravere
Le robot industriel Yumi rencontre la chanceliegravere
allemande Angela Merkel (source gouvernement
feacutedeacuteralBergmann)
Qursquoest-ce que C3PO WALL-E et Terminator ont en commun Facile ce sont des robots Mais qursquoen est-il drsquoIron Man Srsquoagit-il aussi drsquoun robot Non crsquoest un homme qui utilise des composants futuristes comme une exten-sion de son propre corps
La notion de robot nrsquoest pas clairement deacutefi-nie Dans le langage courant un robot est geacute-neacuteralement un appareil drsquoapparence humaine (un laquoandroiumlderaquo) ou une machine qui aide lrsquohomme agrave accomplir diverses tacircches
Une utilisation tregraves polyvalenteLes robots se distinguent par le fait qursquoils sont librement programmables et conccedilus pour exeacutecuter diffeacuterentes tacircches Au contraire des automates qui ne peuvent effectuer qursquoune seule tacircche p ex deacutelivrer un billet de train ou preacuteparer un cafeacute De plus un robot dispose geacuteneacuteralement drsquoaxes mo-biles et peut reacutealiser diffeacute-rentes seacutequences de mou-
vements Il comprend aussi des capteurs conccedilus pour percevoir lrsquoenvironnement et deacuteterminer la position des piegraveces mobiles Par ailleurs un ro-bot nrsquoagit pas forceacutement de maniegravere autonome il peut aussi ecirctre teacuteleacutecommandeacute
Les robots sont deacutejagrave utiliseacutes dans de nombreux domaines Les robots industriels servent p ex au montage ou au soudage des piegraveces deacuteta-cheacutees dans la construction automobile Les ro-bots de service comme les robots aspirateurs ou tondeurs ainsi que les jouets robotiseacutes font deacutesormais partie de notre quotidien Quant aux robots meacutedicaux ils effectuent des coupes de preacutecision lors drsquointerventions et les robots de recherche explorent les profondeurs des volcans ou la surface de planegravetes eacuteloi-gneacutees
Des robots conccedilus pour lrsquohommeCette eacutedition du Technoscope vous preacutesente quelques robots utiliseacutes par lrsquohomme pour lui faciliter la vie lui restituer ses faculteacutes perdues ou mecircme les deacutevelopper
Qursquoest-ce qursquoun robot
Agrave quels critegraveres doit reacutepondre un robot pour travailler ou mecircme habiter avec lrsquohomme
Des compagnons deacutelicats
Bien qursquoil soit encore tregraves jeune Yumi a deacutejagrave participeacute au Forum eacuteconomique mondial (WEF) de Davos qui reacuteunit les grands et les puissants de ce monde Yumi nrsquoest pas un dirigeant poli-tique ni un patron de lrsquoindustrie ou une pop star et pourtant tous lui ont fait la cour lors du WEF Et cela ne tient pas agrave son apparence il est de taille relativement petite et possegravede des bras excessivement longs bien que tregraves mobiles
Ce qui a seacuteduit chez Yumi crsquoest son caractegravere il est attentif capable drsquoapprendre adroit assidu et humble Il effectue des tacircches mecircme mono-tones et dangereuses de maniegravere conscien-cieuse et suit les instructions sans rechigner De plus il srsquoarrecircte degraves qursquoil sent la moindre reacutesis-tance Yumi est construit de faccedilon agrave ne blesser personne Construit Oui car Yumi est un ro-bot mieux encore le robot industriel de reacutefeacute-rence du groupe technologique suisse ABB In-
terconnecteacute facile agrave utiliser et agrave programmer Yumi montre la direction dans laquelle eacutevolue la robotique Fini le temps ougrave lrsquoon placcedilait les ro-bots industriels derriegravere des grilles et des bar-riegraveres photoeacutelectriques pour eacuteviter qursquoils ne mettent en danger les personnes de leur entou-rage Les robots intelligents drsquoaujourdrsquohui nrsquoont plus rien agrave voir avec les robots massifs en tocircle drsquoautrefois qui ne pouvaient doser leur force et provoquaient parfois des accidents
Les nouveaux mateacuteriaux comme le silicone ou le caoutchouc leur donnent une surface souple De plus les cameacuteras leur permettent de percevoir leur environnement et drsquoadapter leur comportement en conseacutequence Les formes corporelles et les membres inspireacutes du monde animal ou humain les rendent mo-biles Par exemple Yumi est si adroit qursquoil peut enfiler une aiguille ou assembler un
smartphone avec preacutecision
Des robots conccedilus pour lrsquohommeAgrave lrsquoavenir les robots travail-
leront en eacutetroite collabora-tion avec les hommes dans le
secteur industriel mais peut- ecirctre aussi dans les hocircpitaux et
les maisons de retraite Toutefois lrsquousage de robots avec des personnes par-
ticuliegraverement vulneacuterables requiert davantage que la technique Pour en faire de veacuteritables assistants ou compagnons les personnes di-rectement concerneacutees agrave savoir le personnel soignant et les personnes tributaires de soins doivent prendre part agrave leur conception
copy ABB Asea Brown Boveri Ltd
Une main robotiseacutee au fin doigteacute
Des compagnons deacutelicats
Saisir soulever tenir et mecircme ressentir les prothegraveses de mains sont deacutejagrave tregraves performantes Et pourtant par rapport agrave la main humaine cela reste encore insuffisant
laquoNotre main est la partie de notre corps qui compte le plus de capteursraquo explique le neuro- ingeacutenieur Silvestro Micera presque deacutesempa-reacute Son eacutequipe de recherche agrave lrsquoEPFL de Lau-sanne a fait les gros titres dans le monde entier avec une prothegravese de la main dont les capteurs artificiels sont relieacutes au cerveau par les nerfs et qui ont rendu le sens du toucher agrave un homme amputeacute de la main Et pourtant ce professeur italien constate laquoChaque nouveau progregraves technologique nous fait prendre conscience que la main est une veacuteritable merveille creacuteeacutee par la natureraquo
Reproduire une main humaine est complexe Rien que lrsquoossature se compose de 27 os indivi-duels avec 36 articulations qui rendent la structure complegravete tregraves stable et tregraves mobile Il faut ajouter agrave cela les muscles inteacuterieurs et ex-
teacuterieurs presque 40 au total Sans oublier les nerfs les ligaments et les vaisseaux ainsi que les reacutecepteurs tactiles deacutejagrave eacutevoqueacutes ndash rien que le bout des doigts en contient environ 150 par cmsup2 Ceux-ci nous permettent de percevoir et de ressentir les vibrations les plus fines de sa-voir si une surface est rugueuse ou lisse si un objet est mou ou dur Ce nrsquoest pas pour rien que lrsquoon parle de laquodoigteacuteraquo ou de laquosaisirraquo la si-gnification du monde
Relier et pas simplement fixerLes choses se compliquent encore lorsqursquoil srsquoagit de relier une main robotique au reste du corps Il ne faut pas seulement la fixer mais eacutegalement la relier de faccedilon agrave ce que les cap-teurs dans les extreacutemiteacutes de doigts artificiels indiquent au cerveau par le biais des voies nerveuses si un objet doit ecirctre saisi ferme-
ment ou deacutelicatement Inversement la pro-thegravese peut ecirctre commandeacutee par le cerveau au moyen de signaux nerveux laquoLes personnes amputeacutees de la main doivent pouvoir bouger notre prothegravese comme srsquoil srsquoagissait de leur propre mainraquo explique Micera laquomais elles doivent aussi la percevoir comme leur propre mainraquo
Tel est le cas avec la main robotiseacutee expeacuterimen-tale que Micera a conccedilue avec son eacutequipe de recherche Dans une videacuteo Dennis Soslashrensen le premier homme agrave lrsquoavoir testeacutee explique avec une certaine eacutemotion agrave quel point il est incroyable de pouvoir sentir agrave nouveau cette main qursquoil a perdue dans un accident Sans mecircme devoir la regarder mecircme dans le noir Cela ne sera possible toutefois que pour une courte dureacutee Apregraves quelques semaines les
chercheurs devront retirer les eacutelectrodes leur permettant de relier la main artificielle aux voies nerveuses pour des raisons de seacutecuriteacute laquoNotre prothegravese sensorielle sera peut-ecirctre dis-ponible commercialement dans dix ansraquo es-time Micera Il srsquoagit pour le moment de tester de mesurer de peaufiner le systegraveme et drsquoes-sayer de concevoir des capteurs et des moteurs les plus petits possible pour les inteacutegrer discregrave-tement dans la prothegravese
Une force surhumaineAgrave quand la main robotiseacutee qui pourra faire da-vantage qursquoune main humaine Un cyborg agrave la force surhumaine laquoPure science fictionraquo sou-rit Micera laquonrsquooublions pas que la nature a mis des millions drsquoanneacutees pour perfectionner la main de lrsquohomme ndash notre technologie ne peut pas rattraper ce retard aussi rapidementraquo
Une main robotiseacutee au fin doigteacute
Comment devient-on neuro-ingeacutenieurSilvestro Micera est ingeacutenieur diplocircmeacute en eacutelectronique de lrsquouniversiteacute de Pise et a obtenu un doctorat en ingeacutenierie biomeacutedicale Aujourdrsquohui ce neuro-ingeacutenieur effectue des recherches en parallegravele agrave Pise et agrave lrsquoEPFL de Lausanne Son eacutequipe de recherche agrave lrsquoEPFL est numeacutero un mondial dans le domaine des prothegraveses de mains bioniques autrement dit des prothegraveses de mains qui srsquoinspirent du modegravele naturel
En biologie un exosquelette deacutesigne lrsquoenveloppe dont sont pourvus certains animaux sans squelette inteacuterieur p ex les insectes ou les coquillages afin de se
stabiliser et de se proteacuteger Les hommes peuvent se passer drsquoexosquelettehellip ou pas
Les exosquelettes modernes sont des robots ou machines qui sont porteacutes au corps et aident le porteur agrave faire certaines activiteacutes ou lui rendent des faculteacutes perdues Au Centre de parapleacutegiques suisse de Nottwil par exemple des robots mar-cheurs permettent aux patients souffrant drsquoune
paralysie ou drsquoune scleacuterose en plaques de reacuteap-prendre agrave marcher
La vie quotidienne au cœur drsquoune compeacutetitionIl est souvent impossible de gueacuterir de nombreux handi-
caps Des robots marcheurs ou exosquelettes sont donc neacute-cessaires pour aider les patients au quotidien En 2016 Zurich
a accueilli le premier Cybathlon une compeacutetition reacuteserveacutee aux personnes handicapeacutees physiques utilisant des tech-
nologies drsquoassistance Les six disciplines se concen-traient sur des situations de la vie quotidienne
qursquoune personne sans handicap peut reacutealiser sans aucune difficulteacute Ces disciplines eacutetaient les sui-vantes course virtuelle avec commande ceacutereacute-brale course de veacutelo avec eacutelectrostimulation musculaire parcours drsquoagiliteacute avec prothegraveses de bras parcours drsquoobstacles avec prothegraveses de jambes parcours avec exosquelettes robotiseacutes
parcours avec fauteuils roulants eacutelectriques Dans le parcours avec exosquelettes les participants devaient notamment srsquoasseoir sur un canapeacute puis se relever ouvrir une porte la franchir et la refermer ainsi
que monter et descendre des pentes
Le choix de ces tacircches deacutemontre que le point crucial drsquoun dispositif drsquoas-sistance est son aptitude agrave lrsquoutilisation quotidienne En dehors de lrsquoenvi-
Lrsquoexosquelette ndash une armure utile
ronnement controcircleacute en laboratoire ou dans le service de physiotheacuterapie le patient est en ef-fet confronteacute agrave des surfaces ineacutegales ou des obstacles impreacutevisibles qui poussent rapide-ment les systegravemes drsquoassistance agrave leurs limites
Une articulation du genou adaptablePour palier agrave ce problegraveme une eacutequipe de lrsquoETH Zurich qui a participeacute au Cybathlon a eacutequipeacute son exosquelette drsquoune articulation du genou dont la rigiditeacute peut srsquoadapter au terrain Comme lrsquoexpliquent les chercheurs partici-pants Stefan Schrade et Patrick Pfreundschuh il est tout agrave fait possible drsquoamortir le pas plus ou moins fortement selon la vitesse de marche et le sol [comme avec une articulation de ge-nou naturelle] Actuellement la rigiditeacute doit encore ecirctre reacutegleacutee manuellement mais une commande autonome ameacutelioreacutee est en cours
drsquoeacutelaboration Lrsquoexosquelette a eacuteteacute conccedilu dans le cadre des projets laquoFokusraquo qui offrent la pos-sibiliteacute aux eacutetudiants de participer au deacutevelop-pement drsquoun produit novateur au sein drsquoune eacutequipe interdisciplinaire La collaboration eacutetroite entre les eacutetudiants en geacutenie meacutecanique en eacutelectrotechnique et en sciences de la santeacute ainsi que les meacutedecins les personnes concer-neacutees et les professionnels de lrsquoindustrie est consideacutereacutee comme le principal facteur de suc-cegraves pour cette recherche
Lis lrsquointerview avec Stefan Schrade doc-torant RELab de lrsquoETH Zurich et chef drsquoeacutequipe VariLeg et Patrick Pfreundschuh bachelier en geacutenie meacutecanique de lrsquoETH Zurich et porte-parole VariLeg
Lrsquoeacutequipe VariLeg lors du parcours avec exosquelettes au
Cybathlon 2016
WO
WDepuis un demi-siegravecle la fondation laquoLa science appelle les jeunesraquo offre aux eacutelegraveves un aperccedilu de la recherche de la science et de la technique
La science est lieacutee agrave la soif de connaissances Et la soif de connaissances nrsquoest finalement qursquoun mot un peu surfait pour deacutesigner la curiositeacute Toute personne curieuse pose des questions remet en cause bricole expeacute-rimente ndash toute personne curieuse stimule lrsquoesprit drsquoinvestigation Depuis 1967 la fon-dation laquoLa science appelle les jeunesraquo suscite
On recherche des curieux
le plaisir drsquoexplorer et de deacutecouvrir Elle or-ganise des semaines drsquoeacutetudes au cours des-quelles les eacutelegraveves peuvent fouiner dans les laboratoires de recherche Et chaque anneacutee se deacuteroule un grand concours national pour les jeunes chercheuses et chercheurs Parmi les 107 travaux primeacutes (sur un total de 300 soumis) on comptait en 2017 une machine
Atelier sur lrsquoimpression 3D couche par couchePour modeacuteliser un objet et lrsquoimprimer avec une imprimante 3D une classe du gymnase de Baden srsquoest rendue un
mercredi apregraves-midi agrave Berne avec son professeur Lrsquoinstructeur leur a tout drsquoabord expliqueacute le principe de base de
lrsquoimpression en 3D Il srsquoagit drsquoun proceacutedeacute de couches fondues au cours duquel un objet tridimensionnel est
fabriqueacute couche par couche avec une matiegravere plastique liquide une reacutesine syntheacutetique du meacutetal de la
ceacuteramique un biomateacuteriau ou mecircme des aliments Les eacutelegraveves ont deacutecouvert que les designers les architectes et
les techniciens meacutedicaux ne jurent plus que par cette technique En effet elle leur permet de transformer agrave peu
de frais et drsquoefforts leur eacutebauche de projet en un modegravele que lrsquoon peut tenir en main regarder de tous cocircteacutes et
donc mieux laquocomprendreraquo qursquoun dessin abstrait Au cours de cette preacutesentation les imprimantes bourdonnaient
deacutejagrave ndash en effet pour ecirctre suffisamment fluide le mateacuteriau dans les cartouches doit drsquoabord ecirctre chauffeacute
Pour savoir ougrave appliquer le mateacuteriau et laisser un espace vide lrsquoimprimante 3D a besoin drsquoun modegravele informatique
en 3D qui deacutefinit avec preacutecision couche par couche toutes les coordonneacutees de lrsquoobjet agrave imprimer dans les trois
dimensions Compliqueacute Pas vraiment les eacutelegraveves de Baden ont appris agrave utiliser le logiciel de construction de faccedilon
ludique Puis ils se sont mis de suite au travail par groupes de deux ou trois ils ont conccedilu des porte-cleacutes personnali-
seacutes de diffeacuterentes couleurs puis enregistreacute leur modegravele dans un fichier et transmis les donneacutees agrave lrsquoimprimante
AH
A
On recherche des curieuxagrave espresso portable un robot drsquoaffinage de fromage et un systegraveme de freinage pour les luges Davos
50 ans de laquoLa science appelle les jeunesraquo la ceacutereacutemonie de remise des prix qui srsquoest deacute-rouleacutee fin avril agrave Berne a clocirctureacute la semaine du jubileacute par des expositions des spectacles un Science Bar et des Study Days avec des ateliers qui ont offert un aperccedilu captivant de la science de la technique et de la recherche
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Atelier sur la neurobiologie lrsquoillusion de la main en caoutchoucIl a fallu srsquoarmer de patience une imprimante 3D
avance tregraves lentement ndash le deacutelai est tregraves long avant
drsquoobtenir un porte-cleacutes Crsquoeacutetait donc lrsquooccasion de
rendre visite agrave une classe du gymnase de Muristalden
(Berne) dont les eacutelegraveves deux eacutetages plus haut as-
sistaient avec fascination agrave lrsquoatelier de neurobiologie
et deacutecouvraient agrave quel point il est facile de berner le
cerveau Il suffit pour cela drsquoun tissu pour recouvrir sa
propre main et drsquoune main en caoutchouc placeacutee sur
la table Ensuite une personne passe simultaneacutement
un pinceau sur les doigts situeacutes sous le tissu et sur
les doigts de la main en caoutchouc Peu de temps
apregraves le cerveau pense que le leurre sans vie est la
veacuteritable main
Inteacuteressant laquoTregraves inteacuteressantraquo ont deacuteclareacute unanimement les eacutelegraveves de Berne et de Baden agrave la fin de lrsquoapregraves-midi Certains sont rentreacutes chez eux avec le porte-cleacutes qursquoils avaient conccedilu et imprimeacute et drsquoautres avec un treacutesor rempli de nouvelles connaissances Participe toi aussi lrsquoanneacutee prochaine wwwsjfch
AH
AUn actionneur pour les tout petitsAgrave lrsquoavenir lrsquoobjectif est drsquoacheminer les nanorobots de faccedilon cibleacutee jusqursquoagrave certains endroits du corps pour y deacutelivrer des meacutedicaments deacutebloquer des vaisseaux obstrueacutes ocircter les deacutepocircts de la reacutetine ou encore preacutelever des eacutechan-tillons diagnostiques La question est donc de savoir comment faire pour que ces robots identifient les emplacements souhaiteacutes et les atteignent Le monde nanocosmique est tregraves diffeacuterent de celui que nous connaissons Une bacteacuterie qui se fraie un chemin dans un liquide tel que le sang ne se contente pas de le traverser elle doit lutter activement dans une masse visqueuse ndash comme un homme le ferait srsquoil essayait de marcher dans du miel ou du goudron Afin qursquoun nanorobot ne reste pas en plan il a donc besoin drsquoun nano-actionneur autrement dit un moteur au format mini
Pour palier agrave ce problegraveme les chercheurs se sont inspireacutes de la nature et plus preacuteciseacutement du flagelle le moyen de locomotion de certaines bacteacuteries Un flagelle pourrait ecirctre compareacute agrave un tire-bouchon ancreacute dans une bacteacuterie qui tourne autour de son axe longitudinal et pousse ou tire la bacteacuterie vers lrsquoavant
Sur le modegravele du flagelle les chercheurs ont donc construit un microrobot constitueacute drsquoune tecircte magneacutetique et drsquoune queue en forme de spirale Un champ magneacutetique appliqueacute de lrsquoexteacuterieur permet de controcircler le sens et la vitesse de rotation de la spirale et par conseacutequent le sens de deacuteplacement et la vitesse du microrobot
Le robot ne peut pas uniquement bouger au moyen de sa tecircte magneacutetique mais doit aussi utiliser aussi sa queue rotative pour lrsquoactionnement En effet les proprieacuteteacutes magneacutetiques drsquoobjets aussi petits sont trop faibles pour leur permettre de bouger agrave lrsquoaide des seules forces magneacutetiques
3 microm
Infos amp liens Entre la prothegravese drsquoune main et le robot humanoiumlde le pas est franchi Des fonctions relationnelles drsquoaccompagnement se deacuteveloppent avec les robots de compagnie Si lrsquoaspect eacutethique de la bionique et de la robotique trsquointerpelle lrsquoeacutetude de la philosophie et de lrsquohistoire des sciences trsquoapportera des outils de reacuteflexion
Cursus EPF en sciences et technologies du vivant neurosciences et bioingeacutenierie httpsvepflchsection_stv
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Conception construction programmationLes prothegraveses bioniques sont conccedilues par des ingeacute-nieurs (sciences et technologies du vivant mateacute-riaux meacutecanique chimie eacutelectronique informa-tique ergonomie et design etc) en collaboration avec des biologistes et des meacutedecins (neurologues chirurgiens orthopeacutedistes neurochirurgiens etc) Ces meacutetiers srsquoacquiegraverent par des eacutetudes universi-taires speacutecialiseacutees ou polytechniques acces-sibles apregraves le gymnase ou un apprentissage Avant de pouvoir assurer leurs fonctions les robots sont construits connecteacutes programmeacutes leurs piegraveces dessineacutees et fabriqueacutees Crsquoest le savoir-faire des micromeacutecaniciens des agents techniques des matiegraveres syntheacutetiques des eacutelectroniciens des in-formaticiens des dessinateurs en construction mi-crotechnique des dessinateurs-constructeurs in-dustriels etc Autant de meacutetiers qui srsquoacquiegraverent par un apprentissage Cette voie permet de ga-gner un savoir-faire et des connaissances ouvrant agrave la fois sur des perspectives drsquoemploi et sur des pro-jets drsquoeacutetudes ou de perfectionnement
Je vais finir lrsquoeacutecole et jrsquoheacutesite encore entre le gymnase et un apprentissage Comme je mrsquointeacuteresse agrave la fois agrave la robotique et agrave la meacutedecine jrsquoaimerais connaicirctre les meacutetiers qui associeraient les deux domaines et comment on les apprend (Maxence 16 ans)
Salut MaxenceComment les mouches srsquoaccrochent-elles au pla-fond Comment les poissons nagent-ils Com-ment une main attrape-t-elle un objet sans lrsquoeacutecraser Qursquoest-ce que la marche Lrsquoobservation de la vie stimule lrsquoimagination de scientifiques qui transfegraverent dans le monde de la technique les trucs et astuces de la nature Les applications vont du scotch magique au sous-marin du robot industriel agrave la prothegravese bionique Ce domaine est celui des sciences et technologies du vivant en particulier des neurosciences dont les applica-tions innovantes font aujourdrsquohui beaucoup par-ler drsquoelles Jambe de bois et main-crochet crsquoest de lrsquohistoire ancienne Car remplacer par un ro-bot un membre perdu lors drsquoun accident nrsquoa plus rien de la science-fiction Deux univers profes-sionnels interviennent agrave la croiseacutee des sciences et technologies du vivant Une formation scienti-fique te conduira aussi bien du cocircteacute de lrsquoingeacute-nierie que du cocircteacute de la meacutedecinebiologie ndash voire directement agrave la bioingeacutenierie
Corinne Giroud Office cantonal drsquoorientation scolaire et professionnelle ndash Vaud
Choix drsquoeacutetudes et de carriegravere
Agrave quels critegraveres doit reacutepondre un robot pour travailler ou mecircme habiter avec lrsquohomme
Des compagnons deacutelicats
Bien qursquoil soit encore tregraves jeune Yumi a deacutejagrave participeacute au Forum eacuteconomique mondial (WEF) de Davos qui reacuteunit les grands et les puissants de ce monde Yumi nrsquoest pas un dirigeant poli-tique ni un patron de lrsquoindustrie ou une pop star et pourtant tous lui ont fait la cour lors du WEF Et cela ne tient pas agrave son apparence il est de taille relativement petite et possegravede des bras excessivement longs bien que tregraves mobiles
Ce qui a seacuteduit chez Yumi crsquoest son caractegravere il est attentif capable drsquoapprendre adroit assidu et humble Il effectue des tacircches mecircme mono-tones et dangereuses de maniegravere conscien-cieuse et suit les instructions sans rechigner De plus il srsquoarrecircte degraves qursquoil sent la moindre reacutesis-tance Yumi est construit de faccedilon agrave ne blesser personne Construit Oui car Yumi est un ro-bot mieux encore le robot industriel de reacutefeacute-rence du groupe technologique suisse ABB In-
terconnecteacute facile agrave utiliser et agrave programmer Yumi montre la direction dans laquelle eacutevolue la robotique Fini le temps ougrave lrsquoon placcedilait les ro-bots industriels derriegravere des grilles et des bar-riegraveres photoeacutelectriques pour eacuteviter qursquoils ne mettent en danger les personnes de leur entou-rage Les robots intelligents drsquoaujourdrsquohui nrsquoont plus rien agrave voir avec les robots massifs en tocircle drsquoautrefois qui ne pouvaient doser leur force et provoquaient parfois des accidents
Les nouveaux mateacuteriaux comme le silicone ou le caoutchouc leur donnent une surface souple De plus les cameacuteras leur permettent de percevoir leur environnement et drsquoadapter leur comportement en conseacutequence Les formes corporelles et les membres inspireacutes du monde animal ou humain les rendent mo-biles Par exemple Yumi est si adroit qursquoil peut enfiler une aiguille ou assembler un
smartphone avec preacutecision
Des robots conccedilus pour lrsquohommeAgrave lrsquoavenir les robots travail-
leront en eacutetroite collabora-tion avec les hommes dans le
secteur industriel mais peut- ecirctre aussi dans les hocircpitaux et
les maisons de retraite Toutefois lrsquousage de robots avec des personnes par-
ticuliegraverement vulneacuterables requiert davantage que la technique Pour en faire de veacuteritables assistants ou compagnons les personnes di-rectement concerneacutees agrave savoir le personnel soignant et les personnes tributaires de soins doivent prendre part agrave leur conception
copy ABB Asea Brown Boveri Ltd
Une main robotiseacutee au fin doigteacute
Des compagnons deacutelicats
Saisir soulever tenir et mecircme ressentir les prothegraveses de mains sont deacutejagrave tregraves performantes Et pourtant par rapport agrave la main humaine cela reste encore insuffisant
laquoNotre main est la partie de notre corps qui compte le plus de capteursraquo explique le neuro- ingeacutenieur Silvestro Micera presque deacutesempa-reacute Son eacutequipe de recherche agrave lrsquoEPFL de Lau-sanne a fait les gros titres dans le monde entier avec une prothegravese de la main dont les capteurs artificiels sont relieacutes au cerveau par les nerfs et qui ont rendu le sens du toucher agrave un homme amputeacute de la main Et pourtant ce professeur italien constate laquoChaque nouveau progregraves technologique nous fait prendre conscience que la main est une veacuteritable merveille creacuteeacutee par la natureraquo
Reproduire une main humaine est complexe Rien que lrsquoossature se compose de 27 os indivi-duels avec 36 articulations qui rendent la structure complegravete tregraves stable et tregraves mobile Il faut ajouter agrave cela les muscles inteacuterieurs et ex-
teacuterieurs presque 40 au total Sans oublier les nerfs les ligaments et les vaisseaux ainsi que les reacutecepteurs tactiles deacutejagrave eacutevoqueacutes ndash rien que le bout des doigts en contient environ 150 par cmsup2 Ceux-ci nous permettent de percevoir et de ressentir les vibrations les plus fines de sa-voir si une surface est rugueuse ou lisse si un objet est mou ou dur Ce nrsquoest pas pour rien que lrsquoon parle de laquodoigteacuteraquo ou de laquosaisirraquo la si-gnification du monde
Relier et pas simplement fixerLes choses se compliquent encore lorsqursquoil srsquoagit de relier une main robotique au reste du corps Il ne faut pas seulement la fixer mais eacutegalement la relier de faccedilon agrave ce que les cap-teurs dans les extreacutemiteacutes de doigts artificiels indiquent au cerveau par le biais des voies nerveuses si un objet doit ecirctre saisi ferme-
ment ou deacutelicatement Inversement la pro-thegravese peut ecirctre commandeacutee par le cerveau au moyen de signaux nerveux laquoLes personnes amputeacutees de la main doivent pouvoir bouger notre prothegravese comme srsquoil srsquoagissait de leur propre mainraquo explique Micera laquomais elles doivent aussi la percevoir comme leur propre mainraquo
Tel est le cas avec la main robotiseacutee expeacuterimen-tale que Micera a conccedilue avec son eacutequipe de recherche Dans une videacuteo Dennis Soslashrensen le premier homme agrave lrsquoavoir testeacutee explique avec une certaine eacutemotion agrave quel point il est incroyable de pouvoir sentir agrave nouveau cette main qursquoil a perdue dans un accident Sans mecircme devoir la regarder mecircme dans le noir Cela ne sera possible toutefois que pour une courte dureacutee Apregraves quelques semaines les
chercheurs devront retirer les eacutelectrodes leur permettant de relier la main artificielle aux voies nerveuses pour des raisons de seacutecuriteacute laquoNotre prothegravese sensorielle sera peut-ecirctre dis-ponible commercialement dans dix ansraquo es-time Micera Il srsquoagit pour le moment de tester de mesurer de peaufiner le systegraveme et drsquoes-sayer de concevoir des capteurs et des moteurs les plus petits possible pour les inteacutegrer discregrave-tement dans la prothegravese
Une force surhumaineAgrave quand la main robotiseacutee qui pourra faire da-vantage qursquoune main humaine Un cyborg agrave la force surhumaine laquoPure science fictionraquo sou-rit Micera laquonrsquooublions pas que la nature a mis des millions drsquoanneacutees pour perfectionner la main de lrsquohomme ndash notre technologie ne peut pas rattraper ce retard aussi rapidementraquo
Une main robotiseacutee au fin doigteacute
Comment devient-on neuro-ingeacutenieurSilvestro Micera est ingeacutenieur diplocircmeacute en eacutelectronique de lrsquouniversiteacute de Pise et a obtenu un doctorat en ingeacutenierie biomeacutedicale Aujourdrsquohui ce neuro-ingeacutenieur effectue des recherches en parallegravele agrave Pise et agrave lrsquoEPFL de Lausanne Son eacutequipe de recherche agrave lrsquoEPFL est numeacutero un mondial dans le domaine des prothegraveses de mains bioniques autrement dit des prothegraveses de mains qui srsquoinspirent du modegravele naturel
En biologie un exosquelette deacutesigne lrsquoenveloppe dont sont pourvus certains animaux sans squelette inteacuterieur p ex les insectes ou les coquillages afin de se
stabiliser et de se proteacuteger Les hommes peuvent se passer drsquoexosquelettehellip ou pas
Les exosquelettes modernes sont des robots ou machines qui sont porteacutes au corps et aident le porteur agrave faire certaines activiteacutes ou lui rendent des faculteacutes perdues Au Centre de parapleacutegiques suisse de Nottwil par exemple des robots mar-cheurs permettent aux patients souffrant drsquoune
paralysie ou drsquoune scleacuterose en plaques de reacuteap-prendre agrave marcher
La vie quotidienne au cœur drsquoune compeacutetitionIl est souvent impossible de gueacuterir de nombreux handi-
caps Des robots marcheurs ou exosquelettes sont donc neacute-cessaires pour aider les patients au quotidien En 2016 Zurich
a accueilli le premier Cybathlon une compeacutetition reacuteserveacutee aux personnes handicapeacutees physiques utilisant des tech-
nologies drsquoassistance Les six disciplines se concen-traient sur des situations de la vie quotidienne
qursquoune personne sans handicap peut reacutealiser sans aucune difficulteacute Ces disciplines eacutetaient les sui-vantes course virtuelle avec commande ceacutereacute-brale course de veacutelo avec eacutelectrostimulation musculaire parcours drsquoagiliteacute avec prothegraveses de bras parcours drsquoobstacles avec prothegraveses de jambes parcours avec exosquelettes robotiseacutes
parcours avec fauteuils roulants eacutelectriques Dans le parcours avec exosquelettes les participants devaient notamment srsquoasseoir sur un canapeacute puis se relever ouvrir une porte la franchir et la refermer ainsi
que monter et descendre des pentes
Le choix de ces tacircches deacutemontre que le point crucial drsquoun dispositif drsquoas-sistance est son aptitude agrave lrsquoutilisation quotidienne En dehors de lrsquoenvi-
Lrsquoexosquelette ndash une armure utile
ronnement controcircleacute en laboratoire ou dans le service de physiotheacuterapie le patient est en ef-fet confronteacute agrave des surfaces ineacutegales ou des obstacles impreacutevisibles qui poussent rapide-ment les systegravemes drsquoassistance agrave leurs limites
Une articulation du genou adaptablePour palier agrave ce problegraveme une eacutequipe de lrsquoETH Zurich qui a participeacute au Cybathlon a eacutequipeacute son exosquelette drsquoune articulation du genou dont la rigiditeacute peut srsquoadapter au terrain Comme lrsquoexpliquent les chercheurs partici-pants Stefan Schrade et Patrick Pfreundschuh il est tout agrave fait possible drsquoamortir le pas plus ou moins fortement selon la vitesse de marche et le sol [comme avec une articulation de ge-nou naturelle] Actuellement la rigiditeacute doit encore ecirctre reacutegleacutee manuellement mais une commande autonome ameacutelioreacutee est en cours
drsquoeacutelaboration Lrsquoexosquelette a eacuteteacute conccedilu dans le cadre des projets laquoFokusraquo qui offrent la pos-sibiliteacute aux eacutetudiants de participer au deacutevelop-pement drsquoun produit novateur au sein drsquoune eacutequipe interdisciplinaire La collaboration eacutetroite entre les eacutetudiants en geacutenie meacutecanique en eacutelectrotechnique et en sciences de la santeacute ainsi que les meacutedecins les personnes concer-neacutees et les professionnels de lrsquoindustrie est consideacutereacutee comme le principal facteur de suc-cegraves pour cette recherche
Lis lrsquointerview avec Stefan Schrade doc-torant RELab de lrsquoETH Zurich et chef drsquoeacutequipe VariLeg et Patrick Pfreundschuh bachelier en geacutenie meacutecanique de lrsquoETH Zurich et porte-parole VariLeg
Lrsquoeacutequipe VariLeg lors du parcours avec exosquelettes au
Cybathlon 2016
WO
WDepuis un demi-siegravecle la fondation laquoLa science appelle les jeunesraquo offre aux eacutelegraveves un aperccedilu de la recherche de la science et de la technique
La science est lieacutee agrave la soif de connaissances Et la soif de connaissances nrsquoest finalement qursquoun mot un peu surfait pour deacutesigner la curiositeacute Toute personne curieuse pose des questions remet en cause bricole expeacute-rimente ndash toute personne curieuse stimule lrsquoesprit drsquoinvestigation Depuis 1967 la fon-dation laquoLa science appelle les jeunesraquo suscite
On recherche des curieux
le plaisir drsquoexplorer et de deacutecouvrir Elle or-ganise des semaines drsquoeacutetudes au cours des-quelles les eacutelegraveves peuvent fouiner dans les laboratoires de recherche Et chaque anneacutee se deacuteroule un grand concours national pour les jeunes chercheuses et chercheurs Parmi les 107 travaux primeacutes (sur un total de 300 soumis) on comptait en 2017 une machine
Atelier sur lrsquoimpression 3D couche par couchePour modeacuteliser un objet et lrsquoimprimer avec une imprimante 3D une classe du gymnase de Baden srsquoest rendue un
mercredi apregraves-midi agrave Berne avec son professeur Lrsquoinstructeur leur a tout drsquoabord expliqueacute le principe de base de
lrsquoimpression en 3D Il srsquoagit drsquoun proceacutedeacute de couches fondues au cours duquel un objet tridimensionnel est
fabriqueacute couche par couche avec une matiegravere plastique liquide une reacutesine syntheacutetique du meacutetal de la
ceacuteramique un biomateacuteriau ou mecircme des aliments Les eacutelegraveves ont deacutecouvert que les designers les architectes et
les techniciens meacutedicaux ne jurent plus que par cette technique En effet elle leur permet de transformer agrave peu
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les doigts de la main en caoutchouc Peu de temps
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veacuteritable main
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Saisir soulever tenir et mecircme ressentir les prothegraveses de mains sont deacutejagrave tregraves performantes Et pourtant par rapport agrave la main humaine cela reste encore insuffisant
laquoNotre main est la partie de notre corps qui compte le plus de capteursraquo explique le neuro- ingeacutenieur Silvestro Micera presque deacutesempa-reacute Son eacutequipe de recherche agrave lrsquoEPFL de Lau-sanne a fait les gros titres dans le monde entier avec une prothegravese de la main dont les capteurs artificiels sont relieacutes au cerveau par les nerfs et qui ont rendu le sens du toucher agrave un homme amputeacute de la main Et pourtant ce professeur italien constate laquoChaque nouveau progregraves technologique nous fait prendre conscience que la main est une veacuteritable merveille creacuteeacutee par la natureraquo
Reproduire une main humaine est complexe Rien que lrsquoossature se compose de 27 os indivi-duels avec 36 articulations qui rendent la structure complegravete tregraves stable et tregraves mobile Il faut ajouter agrave cela les muscles inteacuterieurs et ex-
teacuterieurs presque 40 au total Sans oublier les nerfs les ligaments et les vaisseaux ainsi que les reacutecepteurs tactiles deacutejagrave eacutevoqueacutes ndash rien que le bout des doigts en contient environ 150 par cmsup2 Ceux-ci nous permettent de percevoir et de ressentir les vibrations les plus fines de sa-voir si une surface est rugueuse ou lisse si un objet est mou ou dur Ce nrsquoest pas pour rien que lrsquoon parle de laquodoigteacuteraquo ou de laquosaisirraquo la si-gnification du monde
Relier et pas simplement fixerLes choses se compliquent encore lorsqursquoil srsquoagit de relier une main robotique au reste du corps Il ne faut pas seulement la fixer mais eacutegalement la relier de faccedilon agrave ce que les cap-teurs dans les extreacutemiteacutes de doigts artificiels indiquent au cerveau par le biais des voies nerveuses si un objet doit ecirctre saisi ferme-
ment ou deacutelicatement Inversement la pro-thegravese peut ecirctre commandeacutee par le cerveau au moyen de signaux nerveux laquoLes personnes amputeacutees de la main doivent pouvoir bouger notre prothegravese comme srsquoil srsquoagissait de leur propre mainraquo explique Micera laquomais elles doivent aussi la percevoir comme leur propre mainraquo
Tel est le cas avec la main robotiseacutee expeacuterimen-tale que Micera a conccedilue avec son eacutequipe de recherche Dans une videacuteo Dennis Soslashrensen le premier homme agrave lrsquoavoir testeacutee explique avec une certaine eacutemotion agrave quel point il est incroyable de pouvoir sentir agrave nouveau cette main qursquoil a perdue dans un accident Sans mecircme devoir la regarder mecircme dans le noir Cela ne sera possible toutefois que pour une courte dureacutee Apregraves quelques semaines les
chercheurs devront retirer les eacutelectrodes leur permettant de relier la main artificielle aux voies nerveuses pour des raisons de seacutecuriteacute laquoNotre prothegravese sensorielle sera peut-ecirctre dis-ponible commercialement dans dix ansraquo es-time Micera Il srsquoagit pour le moment de tester de mesurer de peaufiner le systegraveme et drsquoes-sayer de concevoir des capteurs et des moteurs les plus petits possible pour les inteacutegrer discregrave-tement dans la prothegravese
Une force surhumaineAgrave quand la main robotiseacutee qui pourra faire da-vantage qursquoune main humaine Un cyborg agrave la force surhumaine laquoPure science fictionraquo sou-rit Micera laquonrsquooublions pas que la nature a mis des millions drsquoanneacutees pour perfectionner la main de lrsquohomme ndash notre technologie ne peut pas rattraper ce retard aussi rapidementraquo
Une main robotiseacutee au fin doigteacute
Comment devient-on neuro-ingeacutenieurSilvestro Micera est ingeacutenieur diplocircmeacute en eacutelectronique de lrsquouniversiteacute de Pise et a obtenu un doctorat en ingeacutenierie biomeacutedicale Aujourdrsquohui ce neuro-ingeacutenieur effectue des recherches en parallegravele agrave Pise et agrave lrsquoEPFL de Lausanne Son eacutequipe de recherche agrave lrsquoEPFL est numeacutero un mondial dans le domaine des prothegraveses de mains bioniques autrement dit des prothegraveses de mains qui srsquoinspirent du modegravele naturel
En biologie un exosquelette deacutesigne lrsquoenveloppe dont sont pourvus certains animaux sans squelette inteacuterieur p ex les insectes ou les coquillages afin de se
stabiliser et de se proteacuteger Les hommes peuvent se passer drsquoexosquelettehellip ou pas
Les exosquelettes modernes sont des robots ou machines qui sont porteacutes au corps et aident le porteur agrave faire certaines activiteacutes ou lui rendent des faculteacutes perdues Au Centre de parapleacutegiques suisse de Nottwil par exemple des robots mar-cheurs permettent aux patients souffrant drsquoune
paralysie ou drsquoune scleacuterose en plaques de reacuteap-prendre agrave marcher
La vie quotidienne au cœur drsquoune compeacutetitionIl est souvent impossible de gueacuterir de nombreux handi-
caps Des robots marcheurs ou exosquelettes sont donc neacute-cessaires pour aider les patients au quotidien En 2016 Zurich
a accueilli le premier Cybathlon une compeacutetition reacuteserveacutee aux personnes handicapeacutees physiques utilisant des tech-
nologies drsquoassistance Les six disciplines se concen-traient sur des situations de la vie quotidienne
qursquoune personne sans handicap peut reacutealiser sans aucune difficulteacute Ces disciplines eacutetaient les sui-vantes course virtuelle avec commande ceacutereacute-brale course de veacutelo avec eacutelectrostimulation musculaire parcours drsquoagiliteacute avec prothegraveses de bras parcours drsquoobstacles avec prothegraveses de jambes parcours avec exosquelettes robotiseacutes
parcours avec fauteuils roulants eacutelectriques Dans le parcours avec exosquelettes les participants devaient notamment srsquoasseoir sur un canapeacute puis se relever ouvrir une porte la franchir et la refermer ainsi
que monter et descendre des pentes
Le choix de ces tacircches deacutemontre que le point crucial drsquoun dispositif drsquoas-sistance est son aptitude agrave lrsquoutilisation quotidienne En dehors de lrsquoenvi-
Lrsquoexosquelette ndash une armure utile
ronnement controcircleacute en laboratoire ou dans le service de physiotheacuterapie le patient est en ef-fet confronteacute agrave des surfaces ineacutegales ou des obstacles impreacutevisibles qui poussent rapide-ment les systegravemes drsquoassistance agrave leurs limites
Une articulation du genou adaptablePour palier agrave ce problegraveme une eacutequipe de lrsquoETH Zurich qui a participeacute au Cybathlon a eacutequipeacute son exosquelette drsquoune articulation du genou dont la rigiditeacute peut srsquoadapter au terrain Comme lrsquoexpliquent les chercheurs partici-pants Stefan Schrade et Patrick Pfreundschuh il est tout agrave fait possible drsquoamortir le pas plus ou moins fortement selon la vitesse de marche et le sol [comme avec une articulation de ge-nou naturelle] Actuellement la rigiditeacute doit encore ecirctre reacutegleacutee manuellement mais une commande autonome ameacutelioreacutee est en cours
drsquoeacutelaboration Lrsquoexosquelette a eacuteteacute conccedilu dans le cadre des projets laquoFokusraquo qui offrent la pos-sibiliteacute aux eacutetudiants de participer au deacutevelop-pement drsquoun produit novateur au sein drsquoune eacutequipe interdisciplinaire La collaboration eacutetroite entre les eacutetudiants en geacutenie meacutecanique en eacutelectrotechnique et en sciences de la santeacute ainsi que les meacutedecins les personnes concer-neacutees et les professionnels de lrsquoindustrie est consideacutereacutee comme le principal facteur de suc-cegraves pour cette recherche
Lis lrsquointerview avec Stefan Schrade doc-torant RELab de lrsquoETH Zurich et chef drsquoeacutequipe VariLeg et Patrick Pfreundschuh bachelier en geacutenie meacutecanique de lrsquoETH Zurich et porte-parole VariLeg
Lrsquoeacutequipe VariLeg lors du parcours avec exosquelettes au
Cybathlon 2016
WO
WDepuis un demi-siegravecle la fondation laquoLa science appelle les jeunesraquo offre aux eacutelegraveves un aperccedilu de la recherche de la science et de la technique
La science est lieacutee agrave la soif de connaissances Et la soif de connaissances nrsquoest finalement qursquoun mot un peu surfait pour deacutesigner la curiositeacute Toute personne curieuse pose des questions remet en cause bricole expeacute-rimente ndash toute personne curieuse stimule lrsquoesprit drsquoinvestigation Depuis 1967 la fon-dation laquoLa science appelle les jeunesraquo suscite
On recherche des curieux
le plaisir drsquoexplorer et de deacutecouvrir Elle or-ganise des semaines drsquoeacutetudes au cours des-quelles les eacutelegraveves peuvent fouiner dans les laboratoires de recherche Et chaque anneacutee se deacuteroule un grand concours national pour les jeunes chercheuses et chercheurs Parmi les 107 travaux primeacutes (sur un total de 300 soumis) on comptait en 2017 une machine
Atelier sur lrsquoimpression 3D couche par couchePour modeacuteliser un objet et lrsquoimprimer avec une imprimante 3D une classe du gymnase de Baden srsquoest rendue un
mercredi apregraves-midi agrave Berne avec son professeur Lrsquoinstructeur leur a tout drsquoabord expliqueacute le principe de base de
lrsquoimpression en 3D Il srsquoagit drsquoun proceacutedeacute de couches fondues au cours duquel un objet tridimensionnel est
fabriqueacute couche par couche avec une matiegravere plastique liquide une reacutesine syntheacutetique du meacutetal de la
ceacuteramique un biomateacuteriau ou mecircme des aliments Les eacutelegraveves ont deacutecouvert que les designers les architectes et
les techniciens meacutedicaux ne jurent plus que par cette technique En effet elle leur permet de transformer agrave peu
de frais et drsquoefforts leur eacutebauche de projet en un modegravele que lrsquoon peut tenir en main regarder de tous cocircteacutes et
donc mieux laquocomprendreraquo qursquoun dessin abstrait Au cours de cette preacutesentation les imprimantes bourdonnaient
deacutejagrave ndash en effet pour ecirctre suffisamment fluide le mateacuteriau dans les cartouches doit drsquoabord ecirctre chauffeacute
Pour savoir ougrave appliquer le mateacuteriau et laisser un espace vide lrsquoimprimante 3D a besoin drsquoun modegravele informatique
en 3D qui deacutefinit avec preacutecision couche par couche toutes les coordonneacutees de lrsquoobjet agrave imprimer dans les trois
dimensions Compliqueacute Pas vraiment les eacutelegraveves de Baden ont appris agrave utiliser le logiciel de construction de faccedilon
ludique Puis ils se sont mis de suite au travail par groupes de deux ou trois ils ont conccedilu des porte-cleacutes personnali-
seacutes de diffeacuterentes couleurs puis enregistreacute leur modegravele dans un fichier et transmis les donneacutees agrave lrsquoimprimante
AH
A
On recherche des curieuxagrave espresso portable un robot drsquoaffinage de fromage et un systegraveme de freinage pour les luges Davos
50 ans de laquoLa science appelle les jeunesraquo la ceacutereacutemonie de remise des prix qui srsquoest deacute-rouleacutee fin avril agrave Berne a clocirctureacute la semaine du jubileacute par des expositions des spectacles un Science Bar et des Study Days avec des ateliers qui ont offert un aperccedilu captivant de la science de la technique et de la recherche
Deacutecouvrir les robots
RobOlympicsConstruis ton propre robot et participe aux 15e jeux RobOlympics le 11 novembre 2017wwwrobolympicsch
Encore plus de deacutecouvertes
educamintchEnrichissez vos cours MINT avec des offres inteacuteressantes Trouvez des activiteacutes passi-onnantes pour les loisirs des enfants des adolescents et des adultes La plateforme educamintch qui vient drsquoecirctre totalement remanieacutee offre agrave preacutesent pregraves de 800 offres dans toute la Suisse wwweducamintch
SimplyScienceTu nrsquoen as pas encore assez Alors rends-toi sur le site web SimplyScience Tu y trouveras beaucoup drsquoinspiration pour le choix de ton meacutetier ou de tes eacutetudes wwwsimplysciencech
App Science GuideDeacutecouvre les sciences en Suisse Disponible dans google play ou app store
Atelier sur la neurobiologie lrsquoillusion de la main en caoutchoucIl a fallu srsquoarmer de patience une imprimante 3D
avance tregraves lentement ndash le deacutelai est tregraves long avant
drsquoobtenir un porte-cleacutes Crsquoeacutetait donc lrsquooccasion de
rendre visite agrave une classe du gymnase de Muristalden
(Berne) dont les eacutelegraveves deux eacutetages plus haut as-
sistaient avec fascination agrave lrsquoatelier de neurobiologie
et deacutecouvraient agrave quel point il est facile de berner le
cerveau Il suffit pour cela drsquoun tissu pour recouvrir sa
propre main et drsquoune main en caoutchouc placeacutee sur
la table Ensuite une personne passe simultaneacutement
un pinceau sur les doigts situeacutes sous le tissu et sur
les doigts de la main en caoutchouc Peu de temps
apregraves le cerveau pense que le leurre sans vie est la
veacuteritable main
Inteacuteressant laquoTregraves inteacuteressantraquo ont deacuteclareacute unanimement les eacutelegraveves de Berne et de Baden agrave la fin de lrsquoapregraves-midi Certains sont rentreacutes chez eux avec le porte-cleacutes qursquoils avaient conccedilu et imprimeacute et drsquoautres avec un treacutesor rempli de nouvelles connaissances Participe toi aussi lrsquoanneacutee prochaine wwwsjfch
AH
AUn actionneur pour les tout petitsAgrave lrsquoavenir lrsquoobjectif est drsquoacheminer les nanorobots de faccedilon cibleacutee jusqursquoagrave certains endroits du corps pour y deacutelivrer des meacutedicaments deacutebloquer des vaisseaux obstrueacutes ocircter les deacutepocircts de la reacutetine ou encore preacutelever des eacutechan-tillons diagnostiques La question est donc de savoir comment faire pour que ces robots identifient les emplacements souhaiteacutes et les atteignent Le monde nanocosmique est tregraves diffeacuterent de celui que nous connaissons Une bacteacuterie qui se fraie un chemin dans un liquide tel que le sang ne se contente pas de le traverser elle doit lutter activement dans une masse visqueuse ndash comme un homme le ferait srsquoil essayait de marcher dans du miel ou du goudron Afin qursquoun nanorobot ne reste pas en plan il a donc besoin drsquoun nano-actionneur autrement dit un moteur au format mini
Pour palier agrave ce problegraveme les chercheurs se sont inspireacutes de la nature et plus preacuteciseacutement du flagelle le moyen de locomotion de certaines bacteacuteries Un flagelle pourrait ecirctre compareacute agrave un tire-bouchon ancreacute dans une bacteacuterie qui tourne autour de son axe longitudinal et pousse ou tire la bacteacuterie vers lrsquoavant
Sur le modegravele du flagelle les chercheurs ont donc construit un microrobot constitueacute drsquoune tecircte magneacutetique et drsquoune queue en forme de spirale Un champ magneacutetique appliqueacute de lrsquoexteacuterieur permet de controcircler le sens et la vitesse de rotation de la spirale et par conseacutequent le sens de deacuteplacement et la vitesse du microrobot
Le robot ne peut pas uniquement bouger au moyen de sa tecircte magneacutetique mais doit aussi utiliser aussi sa queue rotative pour lrsquoactionnement En effet les proprieacuteteacutes magneacutetiques drsquoobjets aussi petits sont trop faibles pour leur permettre de bouger agrave lrsquoaide des seules forces magneacutetiques
3 microm
Infos amp liens Entre la prothegravese drsquoune main et le robot humanoiumlde le pas est franchi Des fonctions relationnelles drsquoaccompagnement se deacuteveloppent avec les robots de compagnie Si lrsquoaspect eacutethique de la bionique et de la robotique trsquointerpelle lrsquoeacutetude de la philosophie et de lrsquohistoire des sciences trsquoapportera des outils de reacuteflexion
Cursus EPF en sciences et technologies du vivant neurosciences et bioingeacutenierie httpsvepflchsection_stv
Les professions citeacutees sont deacutetailleacutees sur wwworientationch
Conception construction programmationLes prothegraveses bioniques sont conccedilues par des ingeacute-nieurs (sciences et technologies du vivant mateacute-riaux meacutecanique chimie eacutelectronique informa-tique ergonomie et design etc) en collaboration avec des biologistes et des meacutedecins (neurologues chirurgiens orthopeacutedistes neurochirurgiens etc) Ces meacutetiers srsquoacquiegraverent par des eacutetudes universi-taires speacutecialiseacutees ou polytechniques acces-sibles apregraves le gymnase ou un apprentissage Avant de pouvoir assurer leurs fonctions les robots sont construits connecteacutes programmeacutes leurs piegraveces dessineacutees et fabriqueacutees Crsquoest le savoir-faire des micromeacutecaniciens des agents techniques des matiegraveres syntheacutetiques des eacutelectroniciens des in-formaticiens des dessinateurs en construction mi-crotechnique des dessinateurs-constructeurs in-dustriels etc Autant de meacutetiers qui srsquoacquiegraverent par un apprentissage Cette voie permet de ga-gner un savoir-faire et des connaissances ouvrant agrave la fois sur des perspectives drsquoemploi et sur des pro-jets drsquoeacutetudes ou de perfectionnement
Je vais finir lrsquoeacutecole et jrsquoheacutesite encore entre le gymnase et un apprentissage Comme je mrsquointeacuteresse agrave la fois agrave la robotique et agrave la meacutedecine jrsquoaimerais connaicirctre les meacutetiers qui associeraient les deux domaines et comment on les apprend (Maxence 16 ans)
Salut MaxenceComment les mouches srsquoaccrochent-elles au pla-fond Comment les poissons nagent-ils Com-ment une main attrape-t-elle un objet sans lrsquoeacutecraser Qursquoest-ce que la marche Lrsquoobservation de la vie stimule lrsquoimagination de scientifiques qui transfegraverent dans le monde de la technique les trucs et astuces de la nature Les applications vont du scotch magique au sous-marin du robot industriel agrave la prothegravese bionique Ce domaine est celui des sciences et technologies du vivant en particulier des neurosciences dont les applica-tions innovantes font aujourdrsquohui beaucoup par-ler drsquoelles Jambe de bois et main-crochet crsquoest de lrsquohistoire ancienne Car remplacer par un ro-bot un membre perdu lors drsquoun accident nrsquoa plus rien de la science-fiction Deux univers profes-sionnels interviennent agrave la croiseacutee des sciences et technologies du vivant Une formation scienti-fique te conduira aussi bien du cocircteacute de lrsquoingeacute-nierie que du cocircteacute de la meacutedecinebiologie ndash voire directement agrave la bioingeacutenierie
Corinne Giroud Office cantonal drsquoorientation scolaire et professionnelle ndash Vaud
Choix drsquoeacutetudes et de carriegravere
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Conception construction programmationLes prothegraveses bioniques sont conccedilues par des ingeacute-nieurs (sciences et technologies du vivant mateacute-riaux meacutecanique chimie eacutelectronique informa-tique ergonomie et design etc) en collaboration avec des biologistes et des meacutedecins (neurologues chirurgiens orthopeacutedistes neurochirurgiens etc) Ces meacutetiers srsquoacquiegraverent par des eacutetudes universi-taires speacutecialiseacutees ou polytechniques acces-sibles apregraves le gymnase ou un apprentissage Avant de pouvoir assurer leurs fonctions les robots sont construits connecteacutes programmeacutes leurs piegraveces dessineacutees et fabriqueacutees Crsquoest le savoir-faire des micromeacutecaniciens des agents techniques des matiegraveres syntheacutetiques des eacutelectroniciens des in-formaticiens des dessinateurs en construction mi-crotechnique des dessinateurs-constructeurs in-dustriels etc Autant de meacutetiers qui srsquoacquiegraverent par un apprentissage Cette voie permet de ga-gner un savoir-faire et des connaissances ouvrant agrave la fois sur des perspectives drsquoemploi et sur des pro-jets drsquoeacutetudes ou de perfectionnement
Je vais finir lrsquoeacutecole et jrsquoheacutesite encore entre le gymnase et un apprentissage Comme je mrsquointeacuteresse agrave la fois agrave la robotique et agrave la meacutedecine jrsquoaimerais connaicirctre les meacutetiers qui associeraient les deux domaines et comment on les apprend (Maxence 16 ans)
Salut MaxenceComment les mouches srsquoaccrochent-elles au pla-fond Comment les poissons nagent-ils Com-ment une main attrape-t-elle un objet sans lrsquoeacutecraser Qursquoest-ce que la marche Lrsquoobservation de la vie stimule lrsquoimagination de scientifiques qui transfegraverent dans le monde de la technique les trucs et astuces de la nature Les applications vont du scotch magique au sous-marin du robot industriel agrave la prothegravese bionique Ce domaine est celui des sciences et technologies du vivant en particulier des neurosciences dont les applica-tions innovantes font aujourdrsquohui beaucoup par-ler drsquoelles Jambe de bois et main-crochet crsquoest de lrsquohistoire ancienne Car remplacer par un ro-bot un membre perdu lors drsquoun accident nrsquoa plus rien de la science-fiction Deux univers profes-sionnels interviennent agrave la croiseacutee des sciences et technologies du vivant Une formation scienti-fique te conduira aussi bien du cocircteacute de lrsquoingeacute-nierie que du cocircteacute de la meacutedecinebiologie ndash voire directement agrave la bioingeacutenierie
Corinne Giroud Office cantonal drsquoorientation scolaire et professionnelle ndash Vaud
Choix drsquoeacutetudes et de carriegravere
En biologie un exosquelette deacutesigne lrsquoenveloppe dont sont pourvus certains animaux sans squelette inteacuterieur p ex les insectes ou les coquillages afin de se
stabiliser et de se proteacuteger Les hommes peuvent se passer drsquoexosquelettehellip ou pas
Les exosquelettes modernes sont des robots ou machines qui sont porteacutes au corps et aident le porteur agrave faire certaines activiteacutes ou lui rendent des faculteacutes perdues Au Centre de parapleacutegiques suisse de Nottwil par exemple des robots mar-cheurs permettent aux patients souffrant drsquoune
paralysie ou drsquoune scleacuterose en plaques de reacuteap-prendre agrave marcher
La vie quotidienne au cœur drsquoune compeacutetitionIl est souvent impossible de gueacuterir de nombreux handi-
caps Des robots marcheurs ou exosquelettes sont donc neacute-cessaires pour aider les patients au quotidien En 2016 Zurich
a accueilli le premier Cybathlon une compeacutetition reacuteserveacutee aux personnes handicapeacutees physiques utilisant des tech-
nologies drsquoassistance Les six disciplines se concen-traient sur des situations de la vie quotidienne
qursquoune personne sans handicap peut reacutealiser sans aucune difficulteacute Ces disciplines eacutetaient les sui-vantes course virtuelle avec commande ceacutereacute-brale course de veacutelo avec eacutelectrostimulation musculaire parcours drsquoagiliteacute avec prothegraveses de bras parcours drsquoobstacles avec prothegraveses de jambes parcours avec exosquelettes robotiseacutes
parcours avec fauteuils roulants eacutelectriques Dans le parcours avec exosquelettes les participants devaient notamment srsquoasseoir sur un canapeacute puis se relever ouvrir une porte la franchir et la refermer ainsi
que monter et descendre des pentes
Le choix de ces tacircches deacutemontre que le point crucial drsquoun dispositif drsquoas-sistance est son aptitude agrave lrsquoutilisation quotidienne En dehors de lrsquoenvi-
Lrsquoexosquelette ndash une armure utile
ronnement controcircleacute en laboratoire ou dans le service de physiotheacuterapie le patient est en ef-fet confronteacute agrave des surfaces ineacutegales ou des obstacles impreacutevisibles qui poussent rapide-ment les systegravemes drsquoassistance agrave leurs limites
Une articulation du genou adaptablePour palier agrave ce problegraveme une eacutequipe de lrsquoETH Zurich qui a participeacute au Cybathlon a eacutequipeacute son exosquelette drsquoune articulation du genou dont la rigiditeacute peut srsquoadapter au terrain Comme lrsquoexpliquent les chercheurs partici-pants Stefan Schrade et Patrick Pfreundschuh il est tout agrave fait possible drsquoamortir le pas plus ou moins fortement selon la vitesse de marche et le sol [comme avec une articulation de ge-nou naturelle] Actuellement la rigiditeacute doit encore ecirctre reacutegleacutee manuellement mais une commande autonome ameacutelioreacutee est en cours
drsquoeacutelaboration Lrsquoexosquelette a eacuteteacute conccedilu dans le cadre des projets laquoFokusraquo qui offrent la pos-sibiliteacute aux eacutetudiants de participer au deacutevelop-pement drsquoun produit novateur au sein drsquoune eacutequipe interdisciplinaire La collaboration eacutetroite entre les eacutetudiants en geacutenie meacutecanique en eacutelectrotechnique et en sciences de la santeacute ainsi que les meacutedecins les personnes concer-neacutees et les professionnels de lrsquoindustrie est consideacutereacutee comme le principal facteur de suc-cegraves pour cette recherche
Lis lrsquointerview avec Stefan Schrade doc-torant RELab de lrsquoETH Zurich et chef drsquoeacutequipe VariLeg et Patrick Pfreundschuh bachelier en geacutenie meacutecanique de lrsquoETH Zurich et porte-parole VariLeg
Lrsquoeacutequipe VariLeg lors du parcours avec exosquelettes au
Cybathlon 2016
WO
WDepuis un demi-siegravecle la fondation laquoLa science appelle les jeunesraquo offre aux eacutelegraveves un aperccedilu de la recherche de la science et de la technique
La science est lieacutee agrave la soif de connaissances Et la soif de connaissances nrsquoest finalement qursquoun mot un peu surfait pour deacutesigner la curiositeacute Toute personne curieuse pose des questions remet en cause bricole expeacute-rimente ndash toute personne curieuse stimule lrsquoesprit drsquoinvestigation Depuis 1967 la fon-dation laquoLa science appelle les jeunesraquo suscite
On recherche des curieux
le plaisir drsquoexplorer et de deacutecouvrir Elle or-ganise des semaines drsquoeacutetudes au cours des-quelles les eacutelegraveves peuvent fouiner dans les laboratoires de recherche Et chaque anneacutee se deacuteroule un grand concours national pour les jeunes chercheuses et chercheurs Parmi les 107 travaux primeacutes (sur un total de 300 soumis) on comptait en 2017 une machine
Atelier sur lrsquoimpression 3D couche par couchePour modeacuteliser un objet et lrsquoimprimer avec une imprimante 3D une classe du gymnase de Baden srsquoest rendue un
mercredi apregraves-midi agrave Berne avec son professeur Lrsquoinstructeur leur a tout drsquoabord expliqueacute le principe de base de
lrsquoimpression en 3D Il srsquoagit drsquoun proceacutedeacute de couches fondues au cours duquel un objet tridimensionnel est
fabriqueacute couche par couche avec une matiegravere plastique liquide une reacutesine syntheacutetique du meacutetal de la
ceacuteramique un biomateacuteriau ou mecircme des aliments Les eacutelegraveves ont deacutecouvert que les designers les architectes et
les techniciens meacutedicaux ne jurent plus que par cette technique En effet elle leur permet de transformer agrave peu
de frais et drsquoefforts leur eacutebauche de projet en un modegravele que lrsquoon peut tenir en main regarder de tous cocircteacutes et
donc mieux laquocomprendreraquo qursquoun dessin abstrait Au cours de cette preacutesentation les imprimantes bourdonnaient
deacutejagrave ndash en effet pour ecirctre suffisamment fluide le mateacuteriau dans les cartouches doit drsquoabord ecirctre chauffeacute
Pour savoir ougrave appliquer le mateacuteriau et laisser un espace vide lrsquoimprimante 3D a besoin drsquoun modegravele informatique
en 3D qui deacutefinit avec preacutecision couche par couche toutes les coordonneacutees de lrsquoobjet agrave imprimer dans les trois
dimensions Compliqueacute Pas vraiment les eacutelegraveves de Baden ont appris agrave utiliser le logiciel de construction de faccedilon
ludique Puis ils se sont mis de suite au travail par groupes de deux ou trois ils ont conccedilu des porte-cleacutes personnali-
seacutes de diffeacuterentes couleurs puis enregistreacute leur modegravele dans un fichier et transmis les donneacutees agrave lrsquoimprimante
AH
A
On recherche des curieuxagrave espresso portable un robot drsquoaffinage de fromage et un systegraveme de freinage pour les luges Davos
50 ans de laquoLa science appelle les jeunesraquo la ceacutereacutemonie de remise des prix qui srsquoest deacute-rouleacutee fin avril agrave Berne a clocirctureacute la semaine du jubileacute par des expositions des spectacles un Science Bar et des Study Days avec des ateliers qui ont offert un aperccedilu captivant de la science de la technique et de la recherche
Deacutecouvrir les robots
RobOlympicsConstruis ton propre robot et participe aux 15e jeux RobOlympics le 11 novembre 2017wwwrobolympicsch
Encore plus de deacutecouvertes
educamintchEnrichissez vos cours MINT avec des offres inteacuteressantes Trouvez des activiteacutes passi-onnantes pour les loisirs des enfants des adolescents et des adultes La plateforme educamintch qui vient drsquoecirctre totalement remanieacutee offre agrave preacutesent pregraves de 800 offres dans toute la Suisse wwweducamintch
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Atelier sur la neurobiologie lrsquoillusion de la main en caoutchoucIl a fallu srsquoarmer de patience une imprimante 3D
avance tregraves lentement ndash le deacutelai est tregraves long avant
drsquoobtenir un porte-cleacutes Crsquoeacutetait donc lrsquooccasion de
rendre visite agrave une classe du gymnase de Muristalden
(Berne) dont les eacutelegraveves deux eacutetages plus haut as-
sistaient avec fascination agrave lrsquoatelier de neurobiologie
et deacutecouvraient agrave quel point il est facile de berner le
cerveau Il suffit pour cela drsquoun tissu pour recouvrir sa
propre main et drsquoune main en caoutchouc placeacutee sur
la table Ensuite une personne passe simultaneacutement
un pinceau sur les doigts situeacutes sous le tissu et sur
les doigts de la main en caoutchouc Peu de temps
apregraves le cerveau pense que le leurre sans vie est la
veacuteritable main
Inteacuteressant laquoTregraves inteacuteressantraquo ont deacuteclareacute unanimement les eacutelegraveves de Berne et de Baden agrave la fin de lrsquoapregraves-midi Certains sont rentreacutes chez eux avec le porte-cleacutes qursquoils avaient conccedilu et imprimeacute et drsquoautres avec un treacutesor rempli de nouvelles connaissances Participe toi aussi lrsquoanneacutee prochaine wwwsjfch
AH
AUn actionneur pour les tout petitsAgrave lrsquoavenir lrsquoobjectif est drsquoacheminer les nanorobots de faccedilon cibleacutee jusqursquoagrave certains endroits du corps pour y deacutelivrer des meacutedicaments deacutebloquer des vaisseaux obstrueacutes ocircter les deacutepocircts de la reacutetine ou encore preacutelever des eacutechan-tillons diagnostiques La question est donc de savoir comment faire pour que ces robots identifient les emplacements souhaiteacutes et les atteignent Le monde nanocosmique est tregraves diffeacuterent de celui que nous connaissons Une bacteacuterie qui se fraie un chemin dans un liquide tel que le sang ne se contente pas de le traverser elle doit lutter activement dans une masse visqueuse ndash comme un homme le ferait srsquoil essayait de marcher dans du miel ou du goudron Afin qursquoun nanorobot ne reste pas en plan il a donc besoin drsquoun nano-actionneur autrement dit un moteur au format mini
Pour palier agrave ce problegraveme les chercheurs se sont inspireacutes de la nature et plus preacuteciseacutement du flagelle le moyen de locomotion de certaines bacteacuteries Un flagelle pourrait ecirctre compareacute agrave un tire-bouchon ancreacute dans une bacteacuterie qui tourne autour de son axe longitudinal et pousse ou tire la bacteacuterie vers lrsquoavant
Sur le modegravele du flagelle les chercheurs ont donc construit un microrobot constitueacute drsquoune tecircte magneacutetique et drsquoune queue en forme de spirale Un champ magneacutetique appliqueacute de lrsquoexteacuterieur permet de controcircler le sens et la vitesse de rotation de la spirale et par conseacutequent le sens de deacuteplacement et la vitesse du microrobot
Le robot ne peut pas uniquement bouger au moyen de sa tecircte magneacutetique mais doit aussi utiliser aussi sa queue rotative pour lrsquoactionnement En effet les proprieacuteteacutes magneacutetiques drsquoobjets aussi petits sont trop faibles pour leur permettre de bouger agrave lrsquoaide des seules forces magneacutetiques
3 microm
Infos amp liens Entre la prothegravese drsquoune main et le robot humanoiumlde le pas est franchi Des fonctions relationnelles drsquoaccompagnement se deacuteveloppent avec les robots de compagnie Si lrsquoaspect eacutethique de la bionique et de la robotique trsquointerpelle lrsquoeacutetude de la philosophie et de lrsquohistoire des sciences trsquoapportera des outils de reacuteflexion
Cursus EPF en sciences et technologies du vivant neurosciences et bioingeacutenierie httpsvepflchsection_stv
Les professions citeacutees sont deacutetailleacutees sur wwworientationch
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Je vais finir lrsquoeacutecole et jrsquoheacutesite encore entre le gymnase et un apprentissage Comme je mrsquointeacuteresse agrave la fois agrave la robotique et agrave la meacutedecine jrsquoaimerais connaicirctre les meacutetiers qui associeraient les deux domaines et comment on les apprend (Maxence 16 ans)
Salut MaxenceComment les mouches srsquoaccrochent-elles au pla-fond Comment les poissons nagent-ils Com-ment une main attrape-t-elle un objet sans lrsquoeacutecraser Qursquoest-ce que la marche Lrsquoobservation de la vie stimule lrsquoimagination de scientifiques qui transfegraverent dans le monde de la technique les trucs et astuces de la nature Les applications vont du scotch magique au sous-marin du robot industriel agrave la prothegravese bionique Ce domaine est celui des sciences et technologies du vivant en particulier des neurosciences dont les applica-tions innovantes font aujourdrsquohui beaucoup par-ler drsquoelles Jambe de bois et main-crochet crsquoest de lrsquohistoire ancienne Car remplacer par un ro-bot un membre perdu lors drsquoun accident nrsquoa plus rien de la science-fiction Deux univers profes-sionnels interviennent agrave la croiseacutee des sciences et technologies du vivant Une formation scienti-fique te conduira aussi bien du cocircteacute de lrsquoingeacute-nierie que du cocircteacute de la meacutedecinebiologie ndash voire directement agrave la bioingeacutenierie
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Une articulation du genou adaptablePour palier agrave ce problegraveme une eacutequipe de lrsquoETH Zurich qui a participeacute au Cybathlon a eacutequipeacute son exosquelette drsquoune articulation du genou dont la rigiditeacute peut srsquoadapter au terrain Comme lrsquoexpliquent les chercheurs partici-pants Stefan Schrade et Patrick Pfreundschuh il est tout agrave fait possible drsquoamortir le pas plus ou moins fortement selon la vitesse de marche et le sol [comme avec une articulation de ge-nou naturelle] Actuellement la rigiditeacute doit encore ecirctre reacutegleacutee manuellement mais une commande autonome ameacutelioreacutee est en cours
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RobOlympicsConstruis ton propre robot et participe aux 15e jeux RobOlympics le 11 novembre 2017wwwrobolympicsch
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Atelier sur la neurobiologie lrsquoillusion de la main en caoutchoucIl a fallu srsquoarmer de patience une imprimante 3D
avance tregraves lentement ndash le deacutelai est tregraves long avant
drsquoobtenir un porte-cleacutes Crsquoeacutetait donc lrsquooccasion de
rendre visite agrave une classe du gymnase de Muristalden
(Berne) dont les eacutelegraveves deux eacutetages plus haut as-
sistaient avec fascination agrave lrsquoatelier de neurobiologie
et deacutecouvraient agrave quel point il est facile de berner le
cerveau Il suffit pour cela drsquoun tissu pour recouvrir sa
propre main et drsquoune main en caoutchouc placeacutee sur
la table Ensuite une personne passe simultaneacutement
un pinceau sur les doigts situeacutes sous le tissu et sur
les doigts de la main en caoutchouc Peu de temps
apregraves le cerveau pense que le leurre sans vie est la
veacuteritable main
Inteacuteressant laquoTregraves inteacuteressantraquo ont deacuteclareacute unanimement les eacutelegraveves de Berne et de Baden agrave la fin de lrsquoapregraves-midi Certains sont rentreacutes chez eux avec le porte-cleacutes qursquoils avaient conccedilu et imprimeacute et drsquoautres avec un treacutesor rempli de nouvelles connaissances Participe toi aussi lrsquoanneacutee prochaine wwwsjfch
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AUn actionneur pour les tout petitsAgrave lrsquoavenir lrsquoobjectif est drsquoacheminer les nanorobots de faccedilon cibleacutee jusqursquoagrave certains endroits du corps pour y deacutelivrer des meacutedicaments deacutebloquer des vaisseaux obstrueacutes ocircter les deacutepocircts de la reacutetine ou encore preacutelever des eacutechan-tillons diagnostiques La question est donc de savoir comment faire pour que ces robots identifient les emplacements souhaiteacutes et les atteignent Le monde nanocosmique est tregraves diffeacuterent de celui que nous connaissons Une bacteacuterie qui se fraie un chemin dans un liquide tel que le sang ne se contente pas de le traverser elle doit lutter activement dans une masse visqueuse ndash comme un homme le ferait srsquoil essayait de marcher dans du miel ou du goudron Afin qursquoun nanorobot ne reste pas en plan il a donc besoin drsquoun nano-actionneur autrement dit un moteur au format mini
Pour palier agrave ce problegraveme les chercheurs se sont inspireacutes de la nature et plus preacuteciseacutement du flagelle le moyen de locomotion de certaines bacteacuteries Un flagelle pourrait ecirctre compareacute agrave un tire-bouchon ancreacute dans une bacteacuterie qui tourne autour de son axe longitudinal et pousse ou tire la bacteacuterie vers lrsquoavant
Sur le modegravele du flagelle les chercheurs ont donc construit un microrobot constitueacute drsquoune tecircte magneacutetique et drsquoune queue en forme de spirale Un champ magneacutetique appliqueacute de lrsquoexteacuterieur permet de controcircler le sens et la vitesse de rotation de la spirale et par conseacutequent le sens de deacuteplacement et la vitesse du microrobot
Le robot ne peut pas uniquement bouger au moyen de sa tecircte magneacutetique mais doit aussi utiliser aussi sa queue rotative pour lrsquoactionnement En effet les proprieacuteteacutes magneacutetiques drsquoobjets aussi petits sont trop faibles pour leur permettre de bouger agrave lrsquoaide des seules forces magneacutetiques
3 microm
Infos amp liens Entre la prothegravese drsquoune main et le robot humanoiumlde le pas est franchi Des fonctions relationnelles drsquoaccompagnement se deacuteveloppent avec les robots de compagnie Si lrsquoaspect eacutethique de la bionique et de la robotique trsquointerpelle lrsquoeacutetude de la philosophie et de lrsquohistoire des sciences trsquoapportera des outils de reacuteflexion
Cursus EPF en sciences et technologies du vivant neurosciences et bioingeacutenierie httpsvepflchsection_stv
Les professions citeacutees sont deacutetailleacutees sur wwworientationch
Conception construction programmationLes prothegraveses bioniques sont conccedilues par des ingeacute-nieurs (sciences et technologies du vivant mateacute-riaux meacutecanique chimie eacutelectronique informa-tique ergonomie et design etc) en collaboration avec des biologistes et des meacutedecins (neurologues chirurgiens orthopeacutedistes neurochirurgiens etc) Ces meacutetiers srsquoacquiegraverent par des eacutetudes universi-taires speacutecialiseacutees ou polytechniques acces-sibles apregraves le gymnase ou un apprentissage Avant de pouvoir assurer leurs fonctions les robots sont construits connecteacutes programmeacutes leurs piegraveces dessineacutees et fabriqueacutees Crsquoest le savoir-faire des micromeacutecaniciens des agents techniques des matiegraveres syntheacutetiques des eacutelectroniciens des in-formaticiens des dessinateurs en construction mi-crotechnique des dessinateurs-constructeurs in-dustriels etc Autant de meacutetiers qui srsquoacquiegraverent par un apprentissage Cette voie permet de ga-gner un savoir-faire et des connaissances ouvrant agrave la fois sur des perspectives drsquoemploi et sur des pro-jets drsquoeacutetudes ou de perfectionnement
Je vais finir lrsquoeacutecole et jrsquoheacutesite encore entre le gymnase et un apprentissage Comme je mrsquointeacuteresse agrave la fois agrave la robotique et agrave la meacutedecine jrsquoaimerais connaicirctre les meacutetiers qui associeraient les deux domaines et comment on les apprend (Maxence 16 ans)
Salut MaxenceComment les mouches srsquoaccrochent-elles au pla-fond Comment les poissons nagent-ils Com-ment une main attrape-t-elle un objet sans lrsquoeacutecraser Qursquoest-ce que la marche Lrsquoobservation de la vie stimule lrsquoimagination de scientifiques qui transfegraverent dans le monde de la technique les trucs et astuces de la nature Les applications vont du scotch magique au sous-marin du robot industriel agrave la prothegravese bionique Ce domaine est celui des sciences et technologies du vivant en particulier des neurosciences dont les applica-tions innovantes font aujourdrsquohui beaucoup par-ler drsquoelles Jambe de bois et main-crochet crsquoest de lrsquohistoire ancienne Car remplacer par un ro-bot un membre perdu lors drsquoun accident nrsquoa plus rien de la science-fiction Deux univers profes-sionnels interviennent agrave la croiseacutee des sciences et technologies du vivant Une formation scienti-fique te conduira aussi bien du cocircteacute de lrsquoingeacute-nierie que du cocircteacute de la meacutedecinebiologie ndash voire directement agrave la bioingeacutenierie
Corinne Giroud Office cantonal drsquoorientation scolaire et professionnelle ndash Vaud
Choix drsquoeacutetudes et de carriegravere
AH
A
On recherche des curieuxagrave espresso portable un robot drsquoaffinage de fromage et un systegraveme de freinage pour les luges Davos
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