Un système robotique autonome capable de forer de manœuvrer et de naviguer dans des espaces sous-terrains
La réparation de conduites endommagées et la pose de câbles Internet à haut débit constituent des composantes à part entière de la vie urbaine. Il est nécessaire de creuser des tranchées afin d’accéder aux conduites et aux câbles sous-terrains. Bien que ces activités de maintenance des infrastructures s’avèrent essentielles pour garantir un standard de vie élevé dans les villes, les barrages routiers, les embouteillages et la hausse de pollution qui en résultent peuvent parfois rendre l’expérience citadine stressante et déplaisante.
«Nous nous sommes rendu compte qu’il n’existait aucune technologie de forage capable de naviguer et d’exploiter les espaces de travail sous-terrains de manière autonome», explique Carlos Balaguer, coordinateur du projet BADGER et professeur au Robotics Lab de l’Université Carlos III à Madrid, en Espagne. «Cela signifie que les installations ou les inspections sous-terraines doivent recourir à l’excavation de grandes surfaces terrestres. Ce qui peut se révéler coûteux et préjudiciable.»
Le tunnel comme vision
Le projet BADGER a cherché à surmonter ce défi en développant une machine intelligente conçue pour creuser des tunnels, et capable de réaliser des travaux d’infrastructure urbaine avec un niveau de perturbation minime.
Pour y parvenir, l’équipe a combiné les technologies existantes d’excavation sans tranchée et de cartographie de l’environnement. «Nous nous sommes inspirés de la technologie robotique spatiale», remarque Carlos Balaguer. «Notre idée pour la technologie BADGER était que la machine puisse naviguer de manière autonome sous la surface en creusant et en éliminant la roche et la terre sous la surface, tout en utilisant des techniques avancées de détection pour se situer dans l’espace et prendre des décisions opérationnelles.»
Le robot en lui-même dispose d’une structure modulaire, avec plusieurs degrés de liberté pour se mouvoir tel un ver de terre, une inspiration biologique. Un radar à pénétration de sol (RPS) intelligent et embarqué de surface détecte les obstacles et détermine automatiquement le chemin que le robot doit suivre.
Cela signifie que le robot BADGER peut contourner de façon autonome de nombreux obstacles tels que les rochers, les conduites et les fondations de bâtiments. Après avoir creusé un réseau de tunnels à petit diamètre, le robot est en mesure de détecter, d’inspecter et d’évaluer l’état des équipements de service public enfouis, et également de cartographier et de visualiser l’espace sous-terrain en 3D. Le robot est équipé d’outils de forage industriels solides, ce qui signifie que les tâches de réparation peuvent être effectuées dans cet espace sous-terrain.
L’intelligence artificielle sous-terraine
Les tests du projet à Lennestadt, en Allemagne, ainsi qu’à Madrid, en Espagne, ont été couronnés de succès. Les deux démonstrations ont fournies des conditions de sol et des conditions météorologiques contrastées.
«Dans les deux situations, le robot a été programmé pour creuser plusieurs petits tunnels sous différents angles», indique Carlos Balaguer. «Ces tunnels, de seulement 225 cm de diamètre, suffisent pour permettre les travaux de maintenance, sans avoir à creuser des tranchées. Cette technique est susceptible de réduire drastiquement la pollution, le bruit, l’encombrement de la circulation, et de ce fait, la gêne pour les citoyens.»
Carlos Balaguer entrevoit un potentiel d’utilisation de BADGER comme un outil de soutien critique pour les professionnels d’entretien travaillant en surface. «Une console de contrôle communique avec le robot sous-terrain soit au travers d’une connexion filaire ou sans fil, à l’aide de transmetteurs installés le long du tunnel», ajoute-t-il.
«Les données massives recueillies dans le cadre des opérations sous-terraines permettent au robot d’améliorer continuellement ses capacités de perception et de cognition. Ces données peuvent également être stockées et analysées pour faciliter une planification hors ligne efficace, ainsi qu’une surveillance et un contrôle à distance en ligne de l’ensemble du processus opérationnel.»
L’équipe de BADGER évalue actuellement de potentielles nouvelles applications pour le robot BADGER, en collaboration avec plusieurs entreprises. Ces applications incluent la caractérisation et l’inspection horizontales des exploitations pétrolières, l’exploration sur le terrain de l’énergie géothermique voire des applications de sauvetage dans le cadre de catastrophes naturelles et artificielles.
>> Pour aller plus loin : https://www.badger-robotics.eu/
>> Source : RoBot for Autonomous unDerGround trenchless opERations, mapping and navigation - résultat de la recherche de l'UE