La SwRI démontre avec succès l'autonomie de drones dans une centrale nucléaire
Le Southwest Research Institute (SwRI) a mis au point un drone doté d'un système de localisation et de cartographie simultanées (SLAM), capable de fonctionner de manière entièrement autonome, sans aucune connaissance préalable de l'environnement.
La SwRI a testé les capacités de son drone autonome lors du hackathon européen de robotique EnRicH 2021. Pendant le hackathon, le drone devait pénétrer dans la centrale nucléaire de Zwentendorf (Autriche) et détecter des sources de rayonnement sans l'aide d'un pilote humain.
L'équipe a créé un drone qui utilise de nouveaux algorithmes et la vision par ordinateur pour explorer et cartographier des environnements inconnus. Le drone est équipé d'un capteur LiDAR, d'une caméra à temps de vol (TOF) et de détecteurs de rayonnement. Pendant le test, l'équipe a utilisé des processeurs embarqués sur le drone et des processeurs au sol pour effectuer le SLAM, l'exploration, la prise de décision, le pilotage automatique, l'analyse par vision par ordinateur, la détection et d'autres tâches.
« Nous avons présenté notre drone de recherche, qui permet au système de cartographier de nouveaux espaces et de s'y déplacer sans l'aide d'un opérateur humain, avec de bons résultats malgré des conditions difficiles. Le drone de recherche s'est montré efficace aussi bien dans un environnement artificiel que dans un environnement naturel, comme des grottes »
Le drone sans pilote de la SwRI a réussi à détecter deux sources de cobalt-60, un radio-isotope dissimulé à différents endroits dans le cadre de la mission. Les participants n'avaient aucune information préalable sur l'objet ni sur les difficultés de reconnaissance créées par le jury.
La centrale nucléaire de Zwentendorf se trouve à environ 32 km au nord-ouest de Vienne. C'est la seule centrale nucléaire au monde qui a été achevée sans jamais être mise en service. Elle a été construite en 1978 et chargée en combustible, mais l'Autriche a ensuite décidé de ne pas faire confiance à l'énergie nucléaire, et le projet a été abandonné.
« Le drone a fait preuve d'une grande souplesse en travaillant avec habileté dans des environnements jusque-là inconnus. Il a démontré sa capacité à s'adapter, à apprendre et à accomplir des tâches en temps réel, ce qui est crucial dans les scénarios de recherche et de sauvetage urgents et dangereux »
Contrairement à d'autres technologies de cartographie, qui exigent que le robot se déplace autour de la zone pour la cartographier, le drone de la SwRI peut afficher en temps réel la topographie spatiale des structures intérieures et des espaces ouverts pendant qu'il explore la zone de manière autonome.
« Les drones et robots terrestres modernes exigent généralement beaucoup de la part de l'opérateur humain. L'autonomie que nous avons démontrée peut réduire considérablement la charge des opérateurs, en permettant aux systèmes robotisés d'agir de manière indépendante et de travailler seuls »
Selon lui, les ingénieurs ont développé une pile à autonomie complète, utilisable en combinaison avec différents capteurs et plateformes de drones pour accomplir des missions critiques.
Le drone de la SwRI peut être utilisé pour des travaux dangereux pour l'humain, par exemple pour apporter une aide lors d'opérations de recherche et de sauvetage périlleuses, ainsi que pour inspecter des installations dangereuses dans l'industrie ou des infrastructures après des catastrophes naturelles.
Grâce à des algorithmes et des outils de modélisation, la technologie affiche en temps réel la topographie spatiale des structures intérieures et des espaces ouverts. En combinant les données des capteurs de vision par ordinateur, la technologie trace des itinéraires au fur et à mesure qu'elle découvre de nouveaux lieux. Des méthodes de perception permettant de détecter des personnes, des véhicules et d'autres objets, fondées sur des réseaux de neurones convolutifs (CNN), sont également disponibles.
Lors de l'exposition EnRicH 2021, la SwRI a reçu un prix pour la cartographie par drone. La SwRI a participé à deux des trois épreuves : celle de recherche et celle de recherche et sauvetage. L'objectif de l'événement est de donner aux développeurs la possibilité de tester leurs technologies dans des environnements réels.
La pile d'autonomie de la SwRI est utilisée dans de nombreux domaines, des véhicules terrestres connectés et autonomes, commerciaux et militaires, aux drones automatisés et aux équipements agricoles intelligents. Elle utilise des outils open source tels que le système d'exploitation pour robots (ROS), ainsi que des algorithmes d'apprentissage automatique et d'intelligence artificielle développés en interne.
La SwRI n'est pas la seule organisation à développer de telles technologies. En avril 2021, Exyn Technologies a annoncé avoir atteint le niveau d'autonomie 4A, ce qui signifie qu'elle est capable de voler librement dans des espaces complexes. À ce niveau, la présence d'un opérateur humain capable de prendre le contrôle du système à tout moment n'est pas nécessaire.
Les drones Exyn peuvent désormais explorer des espaces complexes en vol libre, avec une détermination complète de la trajectoire de vol, tout en se déplaçant à une vitesse allant jusqu'à deux mètres par seconde ou plus. De plus, le contournement des obstacles et le suivi de trajectoire sont effectués à bord du drone. Il n'est pas nécessaire de connecter le drone à des ressources de calcul supplémentaires. Dans le même temps, l'appareil peut recueillir des données de meilleure qualité et en plus grand volume. Dans des conditions idéales, les drones Exyn peuvent couvrir 16 millions de m³ en un seul vol, soit l'équivalent de neuf stades de football.
La SwRI est un leader dans le domaine de la science et de l'ingénierie, des profondeurs marines à l'espace lointain. L'entreprise développe des solutions techniques interdisciplinaires qui profitent à des clients gouvernementaux et commerciaux du monde entier.
