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Des robots d’intervention en milieu hyperbare

Mots clés : Entreprise du BTP - Matériel - Equipement de chantier - Travaux publics

Bouygues Travaux publics a mis au point deux robots, un d’inspection et un d’intervention pour changer les molettes des têtes de coupe de tunneliers.

L’apparition des robots dans les métiers du bâtiment et des travaux publics ne répond pas à un impératif de productivité, comme c’est le cas dans l’industrie, mais de sécurité. Plusieurs prototypes ont été développés pour aller travailler dans l’environnement irradié des centrales nucléaires. Les ingénieurs japonais dessinent actuellement des modèles perfectionnés pour la déconstruction de la centrale de Fukushima. Des pistes sont également explorées pour envoyer des machines au contact des poussières d’amiante [voir Le Moniteur Matériels du 18 octobre 2013, p. 6]. Bouygues Travaux publics a identifié un autre environnement extrêmement dangereux : à l’avant d’un tunnelier, juste derrière la tête de coupe, se trouve une zone pressurisée parfois jusqu’à 6 bars pour repousser toute infiltration d’eau. Or des hommes doivent régulièrement y pénétrer pour intervenir sur la roue et y changer des pièces d’usure. Ces travaux en milieu hyperbare, qui nécessitent le passage par des sas de décompression, représentent un risque d’accident aux conséquences dramatiques. Jet-Snake et Télémach concourent à réduire ce risque.

Jet-Snake inspecte

Le premier de ces robots se présente sous la forme d’un serpent d’acier. Le nez de la surprenante machine est équipé d’une caméra. C’est un robot d’inspection. Il « renifle » ainsi l’état d’usure, notamment des molettes, ces pièces interchangeables qui attaquent le sol foré par la tête de coupe du tunnelier. « Jet-Snake est un bras polyarticulé, parcouru de l’intérieur par 36 câbles asservis par 36 servomoteurs électriques », résume François Thibaud, ingénieur à la direction technique du groupe Bouygues. C’est en actionnant ces moteurs tirant sur les câbles que l’opérateur peut piloter le serpent et lui permettre de se contorsionner. « Les différents anneaux qui composent Snake s’articulent comme des cardans », détaille François Thibaud. Le pilotage se fait à distance, depuis un écran. D’un diamètre d’une quinzaine de centimètres, le robot mesure 5 m de long. Enfermé dans un caisson allongé, il en sort par une sorte de chatière, un orifice rond à l’ouverture déclenchée à distance. Le coffre contient le tableau électrique et les variateurs des moteurs. Une lance de nettoyage à 400 bars peut être installée en plus de la caméra. Cet équipement sert à décolmater certains points de passage, ainsi qu’à nettoyer les molettes pour un meilleur diagnostic. Son pilotage bénéficie de simulateurs pour certaines trajectoires qui sont modélisées, les mouvements s’effectuant alors de manière semi-automatique.

Télémach opère

Le second système robotisé, d’un poids de 2,4 t, est capable de manipuler une charge de 500 kg à l’extrémité de son bras à six axes qui se tord dans toutes les positions. Sa mission : changer les molettes  des pièces de 300 kg auxquelles s’ajoutent 100 kg pour l’outillage. Une série d’innovations brevetées ont conduit à la mise au point de Télémach, développé à partir d’un robot Kuka KR 500 se déplaçant sur un axe linéaire, le long de rails. Il a fallu concevoir de nouvelles molettes changeables à la fois par des robots et des hommes, car Télémach peut seulement intervenir sur les 40 molettes périphériques sur les 120 équipant généralement une tête de coupe de grand diamètre. Ces molettes externes s’usent plus vite et nécessitent une intervention tous les deux jours. Les molettes centrales sont toujours changées par des hommes, mais à un rythme bien plus lent. Les nouvelles molettes se fixent par deux vis seulement, mais chacune d’elles mesure 36 mm de diamètre et pèse 2,5 kg. Un travail de précision dans un milieu particulièrement contraint. « Nous avons équipé le robot d’un système de vision stéréoscopique qui arrête le bras exactement là où il faut », précise François Thibaud. Pour travailler à 6 bars en sécurité, le constructeur du tunnelier a dû ménager une trappe de 1,50 m x 1 m dans le compartiment étanche. Cette ouverture permet à Télémach de sortir sur un rail, d’intervenir sur la molette et de la remplacer. Au retour, la trappe est refermée, l’atmosphère du sas décompressée, et le stock de molettes réassorti.

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Roby boucharde et ponce

Bouygues a profité de son campus Innovation, organisé pour la première fois les 6 et 7 octobre, sur le site de son siège social à Guyancourt (Yvelines), pour présenter un troisième robot : Roby. Ce matériel est une perceuse-bouchardeuse-ponceuse. Une sorte de couteau suisse développé à partir du Kuka KR 60 : un robot à bras articulé six axes, installé sur un chariot à déplacement automatisé AGV de BA Systèmes. Roby peut se déplacer sur un axe vertical depuis sa plateforme. La tête de l’outil comporte un système d’aspiration. L’ensemble a été utilisé sur le chantier du réacteur EPR de Flamanville pour des perçages dans un tunnel. « Il peut servir à placer des attentes, à poser des linteaux, voire des voussoirs », détaille François Thibaud, ingénieur à la direction technique de Bouygues Construction.

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