Équipe Robex : concevoir les robots autonomes d’exploration de l’environnement marin

Cet objectif d’autonomie et de bonne réalisation des missions donne lieu à de nombreuses thèses qui permettent de dépasser pas à pas les nombreuses limites techniques dans ce domaine, liées aux difficultés d’observation, de communication ou de géolocalisation dans le milieu sous-marin.

Les avancées scientifiques et méthodologiques sont validées par l’expérimentation à l’aide de robots marins de surface ou sous-marins, testés en mer (rade de Brest), en eau douce (lac de Guerlédan) et d’ici quelques mois à l’ENSTA Bretagne, dans le nouveau bassin² de robotique autonome dont la construction débute.

Pr Luc Jaulin : 

L’intérêt des applications est immense. Que ce soit pour l’observation d’une zone méconnue (grands fonds par exemple), la surveillance d’un site sensible, la recherche d’épave, le sauvetage en mer ou l’intervention en zone dangereuse, les drones marins prennent le relai chaque fois que les limites des interventions humaines sont atteintes (tâches trop répétitives, trop longues, trop coûteuses, trop dangereuses…).

L’autonomie des robots marins et sous-marins est une des clés pour remplir correctement ces missions d’exploration, sur de grandes distances ou à de grandes profondeurs. Notre équipe intervient sur cet objectif complexe de l’autonomie des robots en utilisant des méthodes mathématiques qui permettent de programmer les robots et de solutionner différentes situations d’application. Nos résultats scientifiques sont le plus souvent publics et alimentent l’innovation dans ce domaine depuis près de 20 ans, avec le soutien de nombreux partenaires publics et industriels. 

Voici quelques-uns des objectifs scientifiques auxquels se confrontent cette année les doctorants de l’équipe ROBEX.

• Rendre un robot torpille capable d’effectuer un parcours et revenir à son point de départ sans se perdre dans un environnement complètement ouvert dénué d’obstacles (thèse de Quentin Brateau)
• Permettre un calcul rapide des incertitudes, à faible consommation d’énergie, en robotique autonome (thèse de Pierre Filiol)
• Pouvoir garantir qu’une mission robotique se passera bien en maîtrisant mieux les incertitudes, y.c. dans la pire situation. Il s’agit de caractériser et modéliser les incertitudes et d’appliquer ces méthodes nouvelles de preuve à un robot marin, catamaran Helios par exemple (thèse de Maël Godard, débutée en 2023)
• Démontrer la stabilité d’un système cyber-physique dans le cadre d’une flotte de plusieurs robots sous-marins autonomes (thèse de Morgan Louédec, débutée en 2021)
• Effectuer une mission robotique sous-marine autonome sans se perdre en utilisant une carte de terrain (thèse de Damien Esnault, DGA Techniques Navales, débutée en 2023)

Certaines thèses sont co-encadrées par Eric Goubault et Sylvie Putot du LIX (laboratoire d'informatique de l'École polytechnique), exemples :

• Trouver des méthodes de calcul de preuve qu’un groupe de robot puisse collaborer sans mésentente ni échec de mission et démontrer que, de façon collaborative, certaines propriétés seront toujours satisfaites comme le fait de rester groupés ou la détection d’un intrus (thèse de Bernardo Hummes Flores, débutée en 2022)
• Caractériser la topologie des zones explorées afin d'identifier les trous (zones non explorées) et permettre la navigation autonome de robots sous-marins (thèse de Maria-Luiza Coasta-Vianna débutée en 2019). 

Plus ponctuellement des sujets périphériques sont également traités au sein de l’équipe ROBEX, par exemple :

• Caractériser précisément l'indice de rétrodiffusion acoustique pour l'amélioration de l'identification des fonds marins" (thèse d’Irène Mopin avec la DGA et l’université de Bath, soutenue en 2023).
• Permettre à des robots mobiles autonomes d’interagir avec des humains, de reconnaître et de répondre à leurs questions (thèse de Rémi Rigal avec Orange, soutenue en 2023).
• Coopération avec Thales sur les communications en mer (thèse de Nathan Fourniol)
• Fournir les outils de calcul de preuve de la bonne autonomie de conduite d’un véhicule automobile (thèse d’Aaronkumar Ehambram, co-encadrée avec l’université de Hanovre)