Conception et application d'un capteur bio- inspiré pour la robotique

Enjeux

Pour pallier aux limitations de la vision et du sonar en milieux contraints et opaques, la nature a inventé un sens original : le sens électrique. Cette modalité sensorielle de courte portée (de l’ordre de la longueur du poisson), est étudiée par quelques rares roboticiens depuis une dizaine d’années. Les résultats de ces recherches permettent aujourd’hui d’envisager ce sens comme un complément, voire une alternative, aux moyens de perception habituellement utilisés. Une telle technologie offre de nouvelles perspectives à la robotique sous-marine et aérienne.

Verrous scientifiques/technologiques
Développer des véhicules autonomes ou de télémanipulateurs sous- marins, aptes à évoluer dans des milieux contraints, baignés par des eaux opaques et sales. Perception des tâches de téléopération sous-marine par retour sensoriel en milieux encombrés.

Compétences développées

• Etude théorique (modélisation, simulation, commande) permettant de guider les investigations expérimentales, de les interpréter, d’entretenir une discussion avec les essais.
• Etude du rôle de la morphologie dans les interactions entre perception et mouvement du porteur est primordiale dans la conception d’un capteur électrique et de son exploitation pour la commande.
• Développer une chaîne d’instrumentation capable de mesurer les effets capacitifs dans les milieux physico-chimiques différents (navigation en eaux salées, opaques...) .
• Développer le support expérimental à l’ensemble du projet : deux aquariums équipés de robot cartésiens. Ils serviront à développer les spécifications du capteur liées à son environnement physique, ainsi qu’à l’étude les lois de commande réactives.

Impacts et persectives

Les perspectives du sens électrique est qu’il pourra équiper une large gamme de robot allant du patrouilleur sous-marin au bras manipulateur intervenant en milieu encombré.

On peut envisager de déployer ces technologies sur des cas d’applications offshore pour la maintenance et l’installation d’équipement de champs pétrolifères, mais également sur les installations nucléaires et plus particulièrement les opérations de démantèlement sous eau des réacteurs.

Dans de domaine naval, le sens électrique pourrait équiper des robots sous-marins dédiés à l’inspection et la maintenance des coques de bateaux de grande taille.

Au-delà de ces applications spécifiques, s’il s’avère tenir ses promesses, le sens électrique a un très fort potentiel dans le domaine de la robotique immergée en milieux difficile (exploration des abysses, des grottes immergées, des épaves, endoscopie industrielle...).

Résultats

• Développement d’un capteur permettant de mesurer les effets capacitifs dans les milieux physico-chimiques différents (navigation en eaux salées, opaques...)
• Détection, localisation et identification des différentes strates composant des boues.
• Développement d’une sonde électrique pour la détection, l’identification, la localisation des inhomogénéités et la cartographie des milieux aqueux
• Equiper un véhicule avec le sens électrique pour sa téléopération sous- eau (ROV).
• ​Emulation d’un retour d’effort basé sur la déformation du champ afin d’éviter toutes collisions entre le manipulateur téléopéré et des objets.