Sur le campus de l’université de Toulon situé à La Garde, l’école Seatech regroupe des élèves ingénieurs et des chercheurs en sciences et technologies liées au milieu marin. Le laboratoire COSMER dédie une partie de ses travaux à la robotique sous-marine et transmet ses connaissances à des étudiants français et étrangers. Rendre « intelligents » les robots sous-marins fait partie des défis du monde de demain.
Robots sous-marins : Entre fantasme et réalité
Les robots font l’objet de nombreux fantasmes. Ces machines que l’homme pourrait rendre plus ou moins autonomes nous fascinent. La robotique subaquatique n’y échappe pas. Les robots sous-marins n’ont pas les allures androïdes de leurs cousins terrestres, excepté Ocean One mis au point par le laboratoire de robotique de l’université de Stanford (USA – Etat de Californie). La plupart ressemblent à des petits vaisseaux aux formes cubiques ou profilées et sont en laisse, reliés à la surface par un câble à travers lequel circulent énergie et informations. Pas question de perdre ces bijoux de technologie embarquant parfois des capteurs valant plusieurs dizaines de milliers d’euros. « Dans les années 1960, on pensait qu’on arriverait rapidement à ce qu’un robot terrestre monté sur roues se déplace dans une pièce, ouvre et ferme une porte (NDLR : le robot Shakey et le Standford Cart). Nous y sommes aujourd’hui, ce qui signifie qu’il a fallu 60 ans de recherche », tempère Claire Dune-Maillard. Elle est enseignante-chercheuse au COSMER, le laboratoire Conception de systèmes mécaniques et robotiques (université de Toulon). De plus, Claire Dune-Maillard travaille étroitement avec l’IFREMER (Institut français de recherche pour l’exploitation de la mer).
Les défis de l’autonomie des robots sous-marins
« Lorsqu’on rédige un sujet de recherche, on nous pousse à survendre la capacité des robots. Ce qui donne l’impression que tous les problèmes sont résolus alors qu’il reste tant à faire ! En robotique sous-marine, nous en sommes aujourd’hui au stade du robot qui peut contourner un obstacle. Mais il n’est pas encore en mesure d’analyser ce qu’est cet obstacle, ni réagir, modifier son comportement s’il s’agit d’une épave, d’une mine, d’un plongeur… Rendre un robot sous-marin capable de s’adapter à l’inattendu selon ce qu’il perçoit et, donc, infléchir sa mission va probablement m’occuper jusqu’à la fin de ma carrière ! » D’autres roboticiens travaillent dans cette même direction. Avec Uly X, un robot explorateur des grands fonds, l’IFREMER cherche à donner aux robots les capacités cognitives d’un pilote. Et le laboratoire écossais Ocean System Lab Edinburgh travaille également sur l’autonomie décisionnelle.
Former une nouvelle génération de roboticiens
Rendre les robots « intelligents » est un défi aux enjeux industriels et stratégiques importants. Ce domaine expérimental est en grande partie financé par les industriels du pétrole et les ministères, français et étrangers, de la Défense. Les robots sous-marins sont déjà capables de descendre bien plus profond que les scaphandriers et de ramener à la surface des données.
À l’avenir, ils seront très utiles pour mieux comprendre l’univers des grands fonds. Des entreprises privées et des groupes industriels, dont Naval Group en France, déploient de plus en plus de moyens pour faire progresser la robotique sous-marine. Du post-baccalauréat à la thèse, le besoin de technicien(ne)s et d’ingénieur(e)s est là.
L’université de Toulon a créé le laboratoire COSMER en 2015 pour répondre à ce besoin. Les enseignants-chercheurs ont la double mission de former la nouvelle génération de roboticiens et de poursuivre l’amélioration des engins en répondant aux questions concrètes que leur posent des entreprises partenaires. Vincent Hugel, chercheur en robotique et informatique embarquée, dirige le COSMER.
Le Master MIR : une formation unique
« Le master MIR est la seule formation en robotique sous-marine et intelligence artificielle. L’université de Toulon accueille, durant un an, 25 à 30 étudiants issus de formations Bac + 3. Puis, ils font leur seconde année de master en Espagne, en Norvège ou au Portugal. Ils obtiennent donc un double diplôme ». Les jeunes sont amenés à mettre en pratique leurs connaissances au cours de stages en entreprise, comme chez DEESS, une start-up travaillant sur la cartographie des fonds marins.
Améliorer le déplacement et l’orientation des robots
Pour Vincent Hugel, le robot apporte sécurité et extension du champ d’actions des humains. Il capte des images de plus en plus précises, sans souci de saturation ni de toxicité des gaz. Les engins téléopérés s’introduisent dans des endroits inespérés pour la surveillance et l’inspection de structures immergées.
Un des thèmes de recherche du COSMER est l’amélioration de la fluidité et de la fiabilité des déplacements des robots à l’aide de câbles lestés. Une publication scientifique de mai 2023 détaille l’estimation de forme de câble pesant pour la localisation de robots sous-marins encordés, comparant une approche visuelle avec une nouvelle approche inertielle. Les résultats montrent une amélioration significative de l’estimation de la flèche du câble (Juliette Drupt, Claire Dune, Andrew I. Comport et Vincent Hugel).
L’orientation est un autre défi. Cédric Anthierens travaille à améliorer les performances d’un robot planeur sous-marin, en collaboration avec l’entreprise Alseamar, afin de planifier ses trajectoires selon les courants marins.
Seasam : un compagnon pour les plongeurs
Claire-Dune Maillard a travaillé avec Notilo Plus (DELAIR Marine) à l’amélioration des capacités de son robot Seasam, version professionnelle du robot cameraman IBubble. Une thèse étudie la reconnaissance, par le robot, de onze gestes humains utilisés par les plongeurs.
Bilal Ghader, Claire Dune, Eric Watelain, et Vincent Hugel ont publié un article scientifique en juin 2023 intitulé Reconnaissance visuelle du geste du plongeur à partir d’un squelette, utilisant l’intelligence artificielle pour détecter le corps du plongeur et reconnaître ses gestes. À terme, Seasam pourrait devenir un assistant en plongée, filmant, communiquant avec la surface, assurant la sécurité, éclairant des zones, aspirant des sédiments, apportant des outils aux archéologues, etc.
Au-delà de la mer : l’exploration des canalisations
Le canal de Provence a soumis une problématique au COSMER : comment explorer et cartographier l’intérieur des canalisations d’approvisionnement en eau douce ? Les défis sont nombreux : perte de signal, traînée mécanique du câble, risque de blocage du robot, voire sectionnement du câble.
La famille des robots sous-marins du laboratoire COSMER
- Bobby et la famille des Blue ROV (Blue Robotics) : Doté de 8 propulseurs et d’une centrale inertielle. https://bluerobotics.com/
- Corally (Subsea Tech) : Équipé de 3 propulseurs, sonar USBL et DVL. https://www.subsea-tech.com/fr/
- Seasam (DELAIR Marine) : Muni de 7 propulseurs, phares à led, action cam et hydrophone. https://www.delairmarine.com/
Le labo COSMER en chiffres
- Création : 2015
- 10 enseignants-chercheurs (dont 3 roboticiens)
- 12 doctorants
- 10 robots Blue ROV
- 1 robot Corally
- 1 robot Seasam
- Bassin d’essai : 8 m x 2,40 m
- https://cosmer.univ-tln.fr/
Submeeting : La semaine internationale des robots sous-marins
Une centaine de roboticiens français et étrangers se sont réunis à Saint-Raphaël pour le Submeeting, un événement scientifique organisé par le COSMER. L’édition 2024 était axée sur la robotique au service de l’archéologie sous-marine. L’équipe allemande de l’institut Geomar de l’université Christian-Albrecht de Kiel a notamment mené des tests de photogrammétrie.
Le Submeeting a également consacré des moments de médiation et de pédagogie au bénéfice d’un public varié avec des animations pour les jeunes et des conférences.
En savoir plus : https://submeeting2024.univ-tln.fr/
La première édition du Submeeting a eu lieu à Brest en 2018. ( https://www.ensta-bretagne.fr/jaulin/submeeting2018.html).
Cet article, initialement écrit par Alexie Valois pour l’édition papier de PLONGEZ!, a été adapté pour le web.
Images© Alexie Valois et Yann Valton
