Perspectives de la robotique dans l'industrie nucléaire

De la télémanipulation à partir du bras maître-esclave mécanique jusqu'à la télé-opération avancée à l'aide d'ordinateurs, l'auteur présente les principales réalisations qui ont marqué le développement de la robotique au cours des dernières années et décrit leurs applications dans le domaine nucléaire

L'engin d'intervention virgule une nouvelle génération de téléopérateurs

Le nom de l’engin VIRGULE est constitué des initiales de : Véhicule d’intervention Radioguidé Utilisable en Laboratoire et à l’Extérieur. Cet engin est constitué d’un véhicule téléguidé, capable de se déplacer sur tout terrain, portant une paire de télémanipulateurs et des caméras de télévision. On appelle un tel engin : téléopérateur, car son emploi revient à remplacer, dans le milieu hostile ou à distance, un opérateur qui pourrait y effectuer directement son travail ; un bon téléopérateur permetterait ainsi de remplacer le mieux possible l’opérateur travaillant directement. L’engin VIRGULE est équipé d’une paire de télémanipulateurs maître-esclave à asservissement électronique, type MA 22, capables d’exercer en toute direction un effort de 120 newtons (= 12 kg) et de soulever 40 kg dans certaines positions. Ce nouveau modèle de manipulateur a été étudié spécialement pour cet usage sur véhicule mais pourra évidemment être utilisé dans les laboratoires chauds. On appelle « Maître-esclave » les manipulateurs qui sont couramment utilisés dans ces laboratoires et ont pour particularité dans leur version à commande purement mécanique de reproduire à l’aide de leurs pinces tous les mouvements imprimés par la main de l’opérateur à leur poignée, et inversement de restituer au niveau de cette poignée les efforts appliqués ou subis par la pince. De même, le manipulateur MA 22 réalise cette reproduction des mouvements et le retour d’effort sans liaison mécanique directe. Pour cela, il est optimisé pour donner dans un poids réduit une force maximale et une inertie minimale. Il est actionné par des moteurs couples spéciaux contrôlés par des amplificateurs à haut rendement dans une boucle d’asservissement bilatérale qui permet, comme il est dit précédemment, la copie de mouvement, d’une part, et le retour d’effort, d’autre part. Le véhicule-support possède quatre roues, dispose d’une extrême souplesse d’évolution et son essieu avant, extensible, lui permet, en position large, d’affronter des terrains très accidentés en toute stabilité et, en position rétractée, de passer par la largeur d’une porte normale (0,80 m). Le véhicule peut se déplacer en ligne droite dans toute direction par rapport à son axe propre ; de plus, il peut pivoter autour d’un centre de rotation quelconque et non pas seulement par rapport à un centre de rotation situé sur son essieu arrière, comme sur les véhicules habituels. Le pilote commande toutes les évolutions du véhicule à partir d’une poignée identique à celle des manipulateurs, poignée à trois degrés de liberté commandant simultanément les déplacements en avant et en arrière, la rotation à droite ou à gauche, et la direction du déplacement en ligne droite. Ces mouvements seront d’ailleurs commandés par la poignée de l’un des deux manipulateurs mis hors service pendant les déplacements du véhicule. La commande de l’engin VIRGULE nécessite, d’une part, la transmission de signaux analogiques (valeur des positions des bras du manipulateur ou des roues du véhicule) et des signaux tout ou rien commandant divers circuits. L’ensemble est transmis du poste de commande au véhicule après codage digital par un système comportant 24 canaux analogiques dont 16 utilisables en permanence pour les deux manipulateurs ou un manipulateur et le véhicule. Il y a de plus 16 canaux analogiques dans le sens véhicule - poste de commande, et la transmission des images de télévision. La transmission peut être réalisée après ce codage soit par deux câbles coaxiaux de faible diamètre, soit par liaison radio. Dans sa première version, l’engin VIRGULE, d’un poids de 500 kg environ est capable de monter des escaliers, et sa batterie lui accorde une autonomie de 4 heures environ. A l’intérieur d’un bâtiment, VIRGULE peut, à l’aide de ses propres manipulateurs, se brancher pour la charge de ses batteries sur le secteur; pour le travail en terrain découvert, un apport d’énergie peut être réalisé à l’aide d’un autre véhicule à l’étude portant un groupe électrogène à moteur à essence. L’usage de piles à combustible est envisagé. Le véhicule proprement dit poursuit ses essais depuis juillet 72, le premier manipulateur MA 22 est actuellement en cours d’essai, la télécommande digitale sera essayée sur le véhicule en juin 1974, le second manipulateur est prévu fin 1973 le montage d’ensemble est prévu en 1974 ; en 1975, l’équipement de télévision doit être réalisé