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L'Usine Aéro

Le robot spatial accède à l'autonomie

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AUTOMATISATION

LE ROBOT SPATIAL ACCEDE À L'AUTONOMIE

Un soupçon de vie sur Mars ressuscitera-t-il les projets d'exploration planétaire ? Des robots spatiaux de plus en plus autonomes se préparent à partir en éclaireurs. Un véhicule expérimental est étudié au Cnes, à Toulouse.



La mystérieuse " bactérie martienne " découverte cet été par des chercheurs américains a brusquement réveillé le virus de l'exploration planétaire. Bill Clinton imagine déjà le drapeau étoilé planté sur Mars... Un vieux rêve. Mais ce sont probablement des robots, et non des hommes, qui feront les premiers pas sur la Planète Rouge, si la nouvelle génération de ces explorateurs anonymes tient sa promesse : devenir autonome. Les créatures au physique de science-fiction sur lesquelles planche actuellement le Centre national d'études spatiales (Cnes) sont en effet nettement plus " intelligentes " que leurs ancêtres. Le russe Lunakhod 1, qui s'est posé sur la Lune en novembre 1970, faisait davantage penser à un autocuiseur qu'à Goldorak. Et, comme tous les premiers véhicules automatiques envoyés sur notre satellite pour collecter des échantillons et réaliser des analyses, il obéissait aux ordres adressés à partir de la Terre. Sans un brin d'initiative !

Quarante minutes pour un aller-retour avec Mars

Résistants à l'ambiance spatiale, moins coûteux et moins précieux que des spationautes, ces " rovers " n'ont pas réussi, jusqu'ici, à faire oublier leur passivité. Car le temps nécessaire aux multiples communications à travers le cosmos peut devenir un obstacle à la commande à distance, ou téléopération, des robots. Inférieur à la dizaine de secondes de la Terre à la Lune, le délai de transfert des informations s'allonge d'autant pour les planètes plus lointaines. Un aller-retour avec Mars nécessite quarante minutes dans le meilleur des cas. Difficile, dans ces conditions, de synchroniser sans cafouillage, à partir de la Planète Bleue, la réception des données en provenance de l'espace avec la télécommande ! Sans parler du débit d'informations nécessaire pour " téléopérer " un bras à partir des images vidéo transmises par les capteurs du robot : il faut au minimum 100 mégabits par seconde pour transmettre cinquante images par seconde. Les progrès de la robotique spatiale sont en passe, aujourd'hui, de gommer ces handicaps majeurs. Ainsi, l'engin que l'Europe a décidé de mettre au point, dans le cadre d'un programme Eurêka, serait capable de mener une mission en solitaire pendant une séquence de vingt-quatre heures d'affilée. Outre le Cnes, le maître d'oeuvre, quatre organismes de recherche et huit entreprises européens participent à l'aventure. Doté initialement d'un budget total de 100 millions de francs, ce programme avait été lancé dans la perspective de la mission " Mars 96 ". En dépit des hypothèques pesant sur la mission d'exploration martienne franco-russe, les recherches vont bon train. La construction d'un démonstrateur, Iares (Illustrateur autonome de robotique d'exploration spatiale), vient de commencer. L'idée de base est simple : on limite les communications avec les opérateurs au sol en programmant les tâches et expériences du véhicule pour vingt-quatre heures. Entre-temps, ce dernier prend seul les décisions nécessaires pour remplir sa mission. Il n'y a qu'un retour quotidien d'informations vers la Terre, et son plan de travail est réajusté chaque jour. Autrement dit, pas de répit, pour Iares ! Un fonctionnement en continu se substitue à la stratégie " action-attente " imposée par le télépilotage. Une épineuse difficulté, inconnue des robots industriels évoluant dans un milieu bien balisé, subsiste cependant. Comment faire face à des situations imprévues lorsque les objets rencontrés en cours de route ne sont pas connus ? Le robot doit donc aussi faire l'apprentissage de son environnement. A partir des images stéréo acquises in situ par sa paire de caméras, Iares va construire un modèle numérique du terrain qui l'entoure. Avant de calculer sa trajectoire, il analyse cette image et décèle les obstacles, qu'il compare à une base de données interne de reconnaissance des objets. Exactement comme le ferait un être humain.

L'homme n'interviendra qu'en cas de S.O.S. du robot

En fonction de ses propres contraintes - capacité de braquage des roues, de franchissement -, c'est au robot de trouver la meilleure stratégie de contournement pour atteindre le but de promenade que lui a fixé l'opérateur au sol. En réitérant ce processus de perception-définition de trajectoire-exécution toutes les deux minutes pour un parcours de 5 mètres, l'efficacité du robot spatial est bien plus grande qu'auparavant. L'homme n'interviendra qu'en cas de S. O. S., si le " rover " se retrouve dans l'impasse. Science-fiction ? Plus pour longtemps. En cours d'assemblage sous la maîtrise d'oeuvre du Cnes, le futur robot européen sera mis à rude épreuve dès l'année prochaine dans l'enceinte du Cnes, à Toulouse. Les fonctions vitales de Iares sont déjà assez bien rodées. Des capteurs internes (de mesure des mouvements, de contrôle de la sûreté de fonctionnement) et externes (de localisation, de télémétrie, de vision en trois dimensions) renvoient au robot les informations nécessaires à son fonctionnement. Et, à partir de ces informations, un ordinateur de bord prend des décisions et déclenche des actions. Avant Iares, EVE (" Experimental Vehicle for Exploration ") avait débroussaillé le terrain. Il a arpenté pendant un an les " simili-sols " lunaire et martien du Geroms (Groupement pour les essais en robotique mobile spatiale). Les essais de cet autre véhicule expérimental, plus " rustique " que Iares, viennent de s'achever avec succès. Ils ont démontré la faisabilité d'un fonctionnement en mode autonome ainsi qu'en mode télépiloté dans un " environnement synthétique acquis ". L'enjeu, pour Iares, est de gagner encore en autonomie, d'améliorer le champ de vision et la précision dans l'exécution des trajectoires. Pour les laboratoires de recherche et les entreprises de l' Hexagone impliqués, les résultats déjà acquis sont loin d'être négligeables. Les 24 millions de francs dépensés pour le programme en France depuis 1993 ont permis de forger un pôle de compétence dans le domaine de la vision des robots et de la génération automatique de trajectoires. Ce même type de problème se pose d'ailleurs pour les robots industriels.

Le premier voyage suspendu à des crédits

Maintenant, à quand le premier robot autonome dans l'espace ? C'est la grande inconnue. La mission " Mars 96 ", rebaptisée " Mars 98 ", a été renvoyée aux calendes grecques par les scientifiques russes, qui n'ont plus un rouble en poche. L'autre projet d'exploration planétaire de l'Europe, Leda (pour " Lunar European Demonstration Approach "), est éclipsé pour l'instant par le pharaonique et coûteux projet de station spatiale internationale. D'autres projets sont encore dans l'oeuf, aux Etats-Unis et au Japon. Mais le manque d'argent pour poursuivre l'exploration planétaire est général. Ce constat n'est peut-être pas étranger à la grandiose mise en scène des scientifiques américains pour faire état, cet été, d'un simple soupçon de vie sur Mars. Nadine Bayle



La carte d'identité de Iares

· 150 kilogrammes.

· 1,5 mètre de hauteur.

· Six roues (un moteur associé à chaque roue).

· 18 degrés de liberté.

· Vitesse maximale de 25 centimètres à la seconde.

· 200 watts de consommation électrique (panneaux solaires et piles au plutonium RTG envisagées).

· Capable de gravir des pentes de 35 % et des marches d'environ 50 centimètres, et également de marcher en crabe .



Qui fait quoi ?

· Conception et développement l Centre national d'études spatiales (Cnes).

· Centre d'études et de recherches de Toulouse de l'Office national d'études et de recherches aérospatiales (Cert/Onera).

· Laboratoire d'astronomie spatiale du Centre national de la recherche scientifique (Laas/CNRS).

· Commissariat à l'énergie atomiques (CEA).

· Institut national de recherche en informatique et automatique (Inria).

· Support système d'intégration et système décisionnel Matra Marconi Space (France).

· Algorithmes de guidage- navigation (GDA) Alcatel Espace (France).

· Segment sol Cybernétix (France).

· Système de vision Itmi/Cap Sogeti (France).

· Système de localisation Sagem (France).

· Châssis VNII Transmash (Russie).

· Télémanipulation Ikerlan (Espagne).

· Calculateur embarqué et logiciels de locomotion KFKI (Hongrie).





USINE NOUVELLE N°2561
 

 

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