[ VOILES | SAILS ] est une plateforme de recherche-création en art/science/technologie initiée par Nicolas Reeves, professeur et chercheur-créateur à l'école de design de l'UQAM. L'idée du professeur Reeves est d'évoquer par une sculpture architecturale radicalement contemporaine le mythe très ancien d'une architecture libérée des lois de la gravité. Plusieurs défis technologiques, (structure, mécatronique, circuiterie, programmation, etc.) et de nombreux problèmes de conception ont du être résolus avant que le premier cube ne puisse s'envoler. De nombreux talents et expertises ont contribué, et contribuent encore, au développement du projet. Situé au carrefour entre arts, sciences et architecture, [ VOILES | SAILS ] regroupe des protagonistes de tous ces domaines en une collaboration unique.

Considérant que chaque cube doit soulever sa propre structure (environ 2500 g), l'enceinte de polyuréthane qui contient l'hélium, (environ 1500 g), le CPU, les contrôleurs moteurs, une vingtaine de capteurs, une carte réseau sans fil, neuf batteries, huit à douze moteurs avec leurs tuyères en polycarbonate, une caméra et une douzaine de mètres de fils, l'optimisation poids/efficacité de chaque composante doit être étudiée avec le plus grand soin.

Certaines contraintes de conception ont été priorisées :

1. La nécessité d'obtenir un cube parfait, aux arêtes régulières et aux faces planes. Cet objectif repose sur l'intention de créer un objet parfaitement géométrique, mais il résulte également de la nécessité de pouvoir assembler les cubes en vol. Des arêtes arquées ou des faces convexes empêcheront un assemblage précis.
2. L'assemblage de deux cubes doit permettre à la poussée des turbines de s'additionner, afin de produire suffisamment de puissance pour permettre le déplacement des cubes connectés. Cette contrainte a conduit au positionnement des turbines au centre de chaque arête, et à l'utilisation de tuyères de polycarbonate mince pour diriger les flux d'air vers les coins des cubes.
3. Le positionnement des capteurs. En terme de capacités perceptives, le cube est loin d'être une géométrie optimale, et ce d'autant moins que sa taille est importante. La longueur de chaque arête des cubes actuels est comprise entre 160 et 225 cm. L'évitement d'obstacle demanderait idéalement 24 capteurs de distance (un pour chaque direction à chaque extrémité d'arête), une configuration qui serait lourde, complexe à développer et gourmande en énergie. La configuration optimale de capteurs est continuellement étudiée et mise à jour pour chaque projet.

Après plusieurs itérations et prototypes, la structure des cubes volants a atteint une configuration stable avec le dernier modèle réalisé, le T225c Tryphon (longueur d'arête 225 cm). Elle est constituée d'un exosquelette qui comprend douze poutrelles triangulaires, elles-mêmes composées d'un assemblage de tubes, de tiges et bandes de fibres de carbone assemblées chimiquement et mécaniquement, au moyen de connecteurs en résine de synthèse réalisés par prototypage rapide.

La mécatronique des aérobots a été conçue et développée pour faciliter l'intégration de différentes configurations de capteurs. Toutes les composantes sont reliées par un bus de communication I2C, lui-même contrôlé par un ordinateur linux ultra-léger. Des capteurs à ultrasons, des détecteurs de lumière, des boussoles, des altimètres et des accéléromètres ont été testés et utilisés pour les performances et les démonstrations. Une caméra vidéo et un système d'acquisition sonore sont actuellement en cours de développement, et seront intégrés dans la prochaine phase du projet. Le positionnement et la configuration des capteurs peuvent être modifiés rapidement grâce aux nombreux concentrateurs munis de connecteurs rapides.

Le logiciel de commande embarqué fonctionne selon deux modes : un mode autonome et un mode télécommandé. Dans ce dernier mode, l'utilisateur commande via une interface quelconque (actuellement un pavé numérique) des positions que le contrôleur veille à stabiliser. Le mode autonome quant à lui fonctionne selon une gamme de comportements réactifs. Les deux premiers algorithmes de commande qui ont été implémentés reposent sur l'information de 12 capteurs à ultrasons avec une portée de 6 mètres. Le premier visait à stabiliser le cube à distance fixe d'un mur ou d'un plancher, le second à éviter les obstacles lors des translations. De nombreux autres comportements ont été développés depuis. Plusieurs consistent à déclencher les réactions du cube selon les variations de paramètres dans son environnement.

Les prototypes du projet [ VOILES | SAILS ] ont été présentés dans de nombreux pays lors d'événements artistiques majeurs : Canada (Musée de la Civilisation de Québec), Belgique (Musée de la mode d'Anvers), France (Grand Palais, Paris), Russie (Centre Winzavod de Moscou), République Tchèque (Palais Industriel, Prague), pour ne nommer que ceux-là. Ils ont également participé à plusieurs événements pédagogiques.

Les dévelopements en cours se concentrent sur l'amélioration de la robustesse des aérobots dans le cadre de performances théâtrales ; la poursuite du développement des logiciels de commande, afin d'assurer un maximum de fiabilité lors des interactions avec les acteurs, de sorte que des interactions planifiées puissent être répétées à chaque représentation ; le développement de caméras embarqués donnant aux aérobots une meilleur connaissance de leur position ; l'amélioration des capacités de détection pour les interactions humains-aérobots au moyen de microphones.

[ VOILES | SAILS ] est coordonné et majoritairement financé par le centre interuniversitaire de recherche-création en arts médiatiques HexagramCIAM, l'UQAM et les différents Conseils des Arts canadiens et québécois.

Le site web du projet contient plus d'informations sur les origines du projet et les dernières installations réalisées.