Une équipe est plus grande que la somme de ses parties – le trio de robots à pattes lors d’un test dans une carrière de gravier suisse. Crédit: ETH Zurich / Takahiro Miki
La Lune recèle des ressources inexploitées que les humains pourraient éventuellement extraire et utiliser. Des organisations comme le Agence spatiale européenne (ESA) se préparent à explorer plus profondément notre voisin céleste pour identifier ces minéraux.
Pour explorer efficacement la surface lunaire, une équipe de scientifiques suisses de l’ETH Zurich envisage non seulement d’envoyer un seul rover, mais aussi une flotte coordonnée de véhicules et d’appareils volants pouvant fonctionner en tandem.
Les chercheurs ont équipé trois ANYmal – un type de robot à pattes développé à l’ETH – d’une série d’instruments de mesure et d’analyse qui pourraient en faire des appareils d’exploration appropriés à l’avenir. Ils ont testé ces robots sur différents terrains en Suisse et au Centre européen d’innovation des ressources spatiales (ESRIC) au Luxembourg, où l’équipe suisse a remporté il y a quelques mois un concours européen de robots d’exploration lunaire avec des collègues allemands.
Le concours impliquait la recherche et l’identification de minéraux sur un site d’essai calqué sur la surface de la Lune. Dans un article récent publié dans la revue Robotique scientifiqueles scientifiques décrivent comment ils s’y prennent pour explorer un terrain inconnu à l’aide d’une équipe de robots.
Assurance contre l’échec
«L’utilisation de plusieurs robots présente deux avantages», explique Philip Arm, doctorant dans le groupe dirigé par le professeur Marco Hutter de l’ETH. « Les robots individuels peuvent assumer des tâches spécialisées et les exécuter simultanément. De plus, grâce à sa redondance, une équipe robotisée est capable de compenser l’échec d’un coéquipier. Dans ce cas, la redondance signifie que des équipements de mesure importants sont installés sur plusieurs robots. Autrement dit, redondance et spécialisation sont des objectifs opposés. « Pour bénéficier des avantages des deux, il faut trouver le bon équilibre », explique Arm.
Des ingénieurs suisses fabriquent des robots adaptés aux futures missions lunaires de recherche de minéraux et de matières premières. Pour garantir que les machines puissent continuer à fonctionner même en cas de panne de l’une d’entre elles, les chercheurs leur apprennent le travail d’équipe. Crédit : Université de Zurich / Centrale informatique – MELS
Les chercheurs de l’ETH Zurich et des universités de Bâle, Berne et Zurich ont résolu ce problème en équipant deux des robots à pattes en tant que spécialistes. Un robot a été programmé pour être particulièrement efficace pour cartographier le terrain et classer la géologie. Il a utilisé un scanner laser et plusieurs caméras – certaines capables d’analyse spectrale – pour recueillir les premiers indices sur la composition minérale de la roche. L’autre robot spécialisé a appris à identifier avec précision les roches à l’aide d’un spectromètre Raman et d’une caméra de microscopie.
Le troisième robot était un généraliste : il était capable à la fois de cartographier le terrain et d’identifier les rochers, ce qui signifiait qu’il avait un éventail de tâches plus large que les spécialistes. Cependant, son équipement lui permettait d’effectuer ces tâches avec moins de précision. « Cela permet de terminer la mission en cas de dysfonctionnement de l’un des robots », explique Arm.
La combinaison est la clé
Lors de l’ESRIC et de l’ESA Space Resources Challenge, le jury a été particulièrement impressionné par le fait que les chercheurs avaient intégré une redondance dans leur système d’exploration pour le rendre résilient aux pannes potentielles. En récompense, les scientifiques suisses et leurs collègues du Centre de recherche FZI pour les technologies de l’information de Karlsruhe ont reçu un contrat de recherche d’un an pour développer cette technologie. Outre les robots à pattes, ces travaux impliqueront également des robots à roues, en s’appuyant sur l’expérience des chercheurs du FZI avec de tels robots.
«Les robots à pattes comme notre ANYmal s’adaptent bien aux terrains rocheux et escarpés, par exemple lorsqu’il s’agit de descendre dans un cratère», explique Hendrik Kolvenbach, scientifique principal du groupe du professeur Hutter. Les robots équipés de roues sont désavantagés dans ce genre de conditions, mais ils peuvent se déplacer plus rapidement sur des terrains moins difficiles. Pour une future mission, il serait donc judicieux de combiner des robots différents par leur mode de locomotion. Des robots volants pourraient également être ajoutés à l’équipe.
Les chercheurs envisagent également de rendre les robots plus autonomes. Actuellement, toutes les données des robots sont acheminées vers un centre de contrôle, où un opérateur attribue des tâches aux robots individuels. À l’avenir, les robots semi-autonomes pourraient s’attribuer directement certaines tâches entre eux, avec des options de contrôle et d’intervention pour l’opérateur.
