VENISE : DES ROBOTS SUBAQUATIQUES EXPLORENT SA LAGUNE

L’équipe du projet de recherche européen subCULTron a mis au point un ensemble de robots autonomes, capables de collaborer entre eux pour collecter des informations sur les changements qui affectent la lagune de Venise et aussi, tenter de comprendre le phénomène à l’origine de l’anoxie périodique de ses eaux.


Depuis 2015, un consortium scientifique pluridisciplinaire et international qui mobilise des chercheurs autrichiens, allemands, croates, belges, français et bien sûr, italiens, développe différents types de robots subaquatiques capables de constituer un ensemble autonome collaborant à un même objectif. Le système subCULTron permet une surveillance étroite, intelligente et novatrice de l’environnement sur le long terme. La ville de Venise a été retenue comme le lieu idéal pour effectuer les premières expérimentations en situation réelle, hors du laboratoire, en raison de la complexité de son univers sous-marin. Pour mettre en place un système de surveillance environnementale dans la lagune de Venise, les scientifiques ont décidé de suivre une approche en essaim avec une communication autonome entre les robots.

Le système est composé de trois types de robots conçus spécialement pour le projet et dont le fonctionnement s’inspire de différents organismes naturels : les poissons pour les drones aFish, les moules pour les robots aMussels et les nénuphars pour les robots aPads. Tous ces modèles créés en plusieurs exemplaires constituent des populations dotées de fonctionnalités spécifiques.

Ainsi, les drones aFish (artificial fish) ont vocation à se déplacer pour relever des distances mais aussi, mesurer, voire numériser des formes. Rapides et agiles, ils sont utilisés pour surveiller le fond et rechercher des cibles données. Conçus à l’origine pour reposer sur les fonds, les robots aMussels sont de véritables usines autonomes, bourrées de capteurs de toute nature. Déployés dans l’eau pour collecter diverses données sur une longue période, en établissant ce qui ressemble à un réseau sensoriel spécifique, ils pourront également se déplacer en groupe, en exploitant des sources d’énergie comme les turbulences ou les courants. Ils sont aussi capables de remonter à la surface de manière autonome, pour remplir la part de la mission qui leur incombe dans l’essaim.

Flottants à la surface, les robots aPads jouent en quelque sorte le rôle de stations d’accueil pour les autres membres de l’essaim. Produisant de l’électricité au moyen de panneaux solaires, ils recueillent les informations collectées par les autres dispositifs pour les transmettre aux stations terrestres mais aussi, rechargent leur batterie. Afin d’améliorer l’autonomie, tous les robots créés pour le projet subCULTron, utilisent des techniques de récupération d’énergie avancées. On peut encore souligner que les robots individuels peuvent être peu coûteux et compacts comparés aux robots sous-marins conventionnels, ce qui constitue un avantage pour le développement d’une société de robots auto-organisée.

Le système est donc, conçu pour fonctionner de manière autonome, sur de longues durées et pour une adaptation indépendante aux fluctuations de l’environnement, tout en restant soumis aux commandes des opérateurs. La société robotique artificielle ainsi créée permettra de recueillir des informations utiles sous la forme de grandes quantités de données sur une vaste zone couverte d’une manière nouvelle et pour un coût plus réduit qu’auparavant en matière de surveillance de l’environnement.

L’IMT-ATLANTIQUE INVENTE UN SIXIÈME SENS

Docteur en robotique de l’Université Pierre et Marie Curie (UPMC) et professeur de robotique à l’Institut Mines-Télécom de Nantes (IMT-Atlantique), Frédéric Boyer a participé au développement du système sensitif qui équipe les robots aMussels et aFish. Il explique : « pour conduire ce projet, nous avons puisé notre inspiration dans le monde animal… on a découvert dans la seconde moitié du 20e siècle que pour se déplacer ou trouver leur nourriture, certains poissons d’eau douce sont capables d’émettre des champs électriques et de ressentir les modifications qu’ils subissent en fonction de l’environnement.

Il s’agit d’un sixième sens qui se situe en quelque sorte, entre la vision et le toucher et que nous avons imité pour en équiper les robots aFish et aMussels. Dans des eaux où les boues et la vase sont sans cesse remuées par la navigation et les courants marins, une caméra ou un sonar n’a aucune utilité. Les champs électriques en revanche peuvent s’y déplacer et permettre la localisation d’objets, la reconnaissance de forme, la localisation d’obstacles, etc. Nous avons développé des algorithmes qui permettent d’exploiter ce dispositif sensitif pour assurer une navigation réactive dans une zone évidemment encombrée mais aussi, pour permettre la communication entre les drones subaquatiques. Nous explorons un domaine de perception réellement nouveau à partir duquel on peut imaginer des dispositifs actifs qui émettent des champs électriques et mesurent dynamiquement leurs altérations mais aussi, des dispositifs passifs capables de scruter les champs électriques naturels ou artificiels pour les étudier.

Evidemment, certaines applications pourraient concerner la robotique collaborative en rendant les machines plus sensibles à ce qui les entoure… à condition toutefois, d’être capables de faire sortir cette technologie du monde sous-marin vers le monde aérien. » Les premières expériences qui viennent de se dérouler dans l’Arsenal de Venise ont permis d’analyser les interactions entre robots et d’effectuer des mesures de composantes environnementales (température, turbidité de l’eau) sur les trois types de robots qui composent l’essaim.

En 2019, lorsque le projet arrivera dans sa phase finale, l’essaim sera composé de 120 robots qui collecteront des données environnementales dans les eaux navigables de Venise. Ces données apporteront une lumière nouvelle aux réflexions des scientifiques sur l’interaction complexe entre la faune, la flore, l’industrie, le tourisme et l’écologie dans des fonds marins fortement sollicités. Il s’agira alors du plus grand système intelligent de surveillance subaquatique autonome. Cet essaim ne sera pas seulement capable de collecter des données sur les fonds marins, il pourra également choisir de manière autonome où les collecter et même choisir quelles catégories seront nécessaires aux buts poursuivis.