L'architecture de chaque système mécatronique comprend 3 composants majeurs :

• un sous-système structural à dominante mécanique et énergétique, fournissant squelette et muscles pour assurer une cinématique contrôlée et les mouvements permettant d'agir sur le monde,
• un sous-système automatique à dominante électronique et automatique, embarquant l'intelligence de la machine, couplée à de nombreux capteurs et à des lois de commande pour réguler les mouvements du système structural et s'adapter aux situations,
• un sous-système d'interfaces IHM et IMM à dominante ergonomique et cobotique, permettant l'interaction avec les êtres humains utilisateurs et les machines connexes pour répondre et anticiper leurs besoins d'échanges et de pilotage.
  
  

Pour faire progresser les systèmes mécatroniques attendus durant la décennie à venir, les progrès technologiques des composants constitutifs seront de diverses natures :

• le "métal liquide à température ambiante" permettra, à l'aide de la Fabrication Additive Métallique (FAM), de distribuer dans l'espace la poudre métallique à fusionner par laser là où les contraintes mécaniques le commandent afin d'aboutir à des pièces robustes, légères et facilement recyclables,
• la pile à combustible fonctionnant à l'hydrogène - alimentée par 2 réservoirs : l'un de silane l'autre d'eau, afin de produire, de manière compacte, sans risque cryotechnique ni explosif, l'hydrogène à la demande - transformera l'oxygène de l'air en puissance électrique sans déchet ni émission de CO₂,
• les capteurs de paramètres d'état de système, avec notamment la généralisation du lidar détectant - à l'instar du radar mais à l'aide d'un laser - tout objet sur la trajectoire d'un mobile mécatronique (ie : voiture, camion, bus, navette, avion, ...) nourriront en permanence les calculateurs temps réel hébergeant les lois de commandes,
• les systèmes productifs de l'usine du futur et de l'industrie 4.0, tirés par les progrès de la cobotique - nouvelle discipline de coopération entre l'ouvrier et la machine et des machines entre elles - ainsi que les avancées de l'économie circulaire pour le recyclage des matières premières inscriront leurs progrès dans des objectifs industriels d'éco-production et d'éco-conception,
• les calculateurs quantiques permettront de paralléliser la résolution de problèmes décisionnels complexes et hautement combinatoires,
• les algorithmes de machine learning et d'apprentissage automatique permettront aux systèmes mécatroniques d'améliorer sans cesse leurs comportements spatio-temporels en fonction de l'environnement rencontré (ie : ajustement de trajectoires, réflexes adaptatifs, ...),
• les algorithmes de reconnaissance automatique de la parole pour la commande vocale et le dialogue synthétique multi-langues entre êtres humains et avec les machines fluidifieront l'interaction linguistique et la compréhension mutuelle.

Transformer mécatroniquement l'économie pour la sobriété matérielle

Dans le cadre de la transition énergétique où il devient urgent de décarboner l'économie, il convient d'évoluer - grâce aux progrès techniques de la "transformation mécatronique pour tous" - vers la sobriété matérielle.

Il s'agit alors de développer les concepts, les méthodes, les outils CAO 4D et 5D, les capacités de l'Ingénierie Système pour inventer les produits mécatroniques du futur, "mieux faits avec moins de ressources matérielles et plus d'intelligence cognitive" :

• moins d'énergie ... par les technologies "bilan basse énergie" (ie : LED, BLE, pompe à chaleur, ...),
• moins de matériaux ... par la fabrication additive industrielle (ie : plastique et métal),
• moins de déchets ultimes ... par le recyclage matériaux de l'économie circulaire (ie : cycles courts, production locale),
  
  

Avec pour conséquence le développement des nombreux emplois nouveaux et métiers du futur, comme déjà spécifiés dans l'article suivant : "Pour la croissance économique par la décroissance matérielle".

Conclusion

En 2020, à l'heure où la société américaine Boston Dynamics livre Atlas le premier droïde apte à réaliser un saut périlleux arrière... que peut-on imaginer d'emblématique à l'horizon 2030 pour résumer les progrès attendus de la "transformation mécatronique pour tous" ?

Ci-jointes, quelques propositions futuristes :

• le drone livreur de pizzas dans le jardin,
• le droïde protocolaire d'ubiquité spatiale,
• l'entraineur mécatronique de tennis de Jean,
• le taxi volant sans chauffeur,
• le robot desherbeur sans pesticide,
• l'imprimante 3D d'igloos lunaires,
• le drone sentinelle garde du corps,
• le réacteur thermonucléaire ITER opérationnel,
• le bâtiment thermos à pompes à chaleur et à vide intégrées,
• le coeur articifiel industriel,
• l'interface neuronale de commande télépathique,
• le droïde infirmier transporteur de malades,
• la Tesla Modèle 5 à pile à combustible au silane pour 1000 km d'autonomie,
• le robot amphibie d'exploitation des fonds marin,
• le nettoyeur automatique de déchets océaniques et spatiaux,
• le drone ambulancier transporteur d'organes en urgence,
• le nettoyeur urbain automatique de voiries,
• le nettoyeur automatique de sols domestiques,
• le droïde pompier et sauveteur en situations dangereuses.

Autant de prédictions technologiques spéculatives pour certaines, irréalistes pour d'autres ... mais permettant de se donner "RV dans 10 ans" ... afin de vérifier celles qui sont devenues réalités mécatroniques économiquement viables et celles qui seront restées en impasse technique, sans lendemain aux cotés de celles évidentes en 2030 mais non perçues en 2020.

Retrouvez l'intégralité de l'article de Patrick Serrafero sur son site.