Pour la modélisation des reliefs sous-marins, l’école a réalisé ses propres algorithmes inspirés de l’aérien et adaptés au monde sous-marin. © EPITA

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Ryujin, un drone léger, petit et malin à la conquête des fonds sous-marins

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Une équipe de chercheurs et d'étudiants de l'école d'ingénieurs en intelligence informatique (EPITA) planche depuis plusieurs années sur un drone sous-marin innovant. Baptisé Ryujin, il s'agit du plus petit drone hybride - pilotable ou autonome - capable de réaliser des relevés cartographiques des fonds sous-marins.

Pour cartographier le sol, les drones aériens exploitent généralement la photogrammétrie. Il faut alors combiner plusieurs angles de vue pour reconstituer le relief d'une zone. Un procédé, bien rodé et efficace pour modéliser en 3D la surface du sol. En revanche, réaliser la même chose dans les fonds marins reste problématique. La faute à une visibilité bien plus difficile et aussi à une flore marine mouvante comme, par exemple, les algues. L'autre gros souci avec un drone dénué de liaison câblée avec la surface, c'est l'autonomie et la mauvaise transmission des ondes au travers de l'eau. Enfin, pour prendre un point de départ, positionner géographiquement le drone via GPS est pratiquement impossible, puisque le signal est altéré par l'eau.

Une problématique sur laquelle planche l'EPITA depuis 2017 avec son équipe de recherche en robotique d'exploration Sense Explore Analyse and Learn (SEAL). Menée par deux enseignants-chercheurs, Loïca Avanthey et Laurent Beaudoin, l'équipe a mis au point un prototype de drone sous-marin appelé Ryujin, un mot japonais qui signifie « dragon des eaux ». Il ne s'agit certes pas du premier drone sous-marin, mais celui-ci dispose d'avantages suffisamment exclusifs pour se faire remarquer régulièrement lors de concours.

Contrairement aux autres modèles qui sont volumineux et peu autonomes, Ryujin est compact avec 20 cm de hauteur et de largeur pour 30 cm de longueur. Il ne pèse que 9 kg, alors que les drones sous-marins se situent généralement autour de 60 kg. « C'est en raison d'une véritable rupture technologique au niveau de la motorisation », selon Laurent Beaudoin. Le chercheur explique qu'au lieu « d'enfermer les moteurs dans un caisson qui vient alourdir le drone, ceux-ci sont immergés. Il s'agit de modèles "brushless" à l'instar de ce que l'on trouve sur les drones aériens ». De ce fait, cet allègement de la structure offre également une autonomie étendue puisque, selon les scientifiques, « le drone peut naviguer sous l'eau durant deux heures ».

L’atout du Ryujin, c’est qu’il s’agit du plus petit drone hybride. Hybride, car il est à la fois pilotable et peut aussi être autonome. © EPITA

Le plus petit drone sous-marin

Autre atout, alors que les robots sous-marins sont généralement raccordés à un câble à la surface et donc limités dans leur rayon d'action, Ryujin, lui, est un drone hybride qui peut aussi bien être piloté ou évoluer de façon autonome au fond de la mer sur de grandes zones. Pour le moment, le drone peut atteindre une profondeur maximale théorique de 100 mètres et a été testé en mer jusqu'à 50 mètres.

Enfin, le drone est bien moins coûteux que d'autres modèles souvent déjà disponibles clés en main. Ce prix plancher nécessite un code logiciel plus performant pour compenser un équipement en capteurs moins conséquent. C'est donc, surtout au niveau logiciel que le travail des chercheurs est le plus compliqué. Pour parvenir à modéliser les fonds, Loïca Avanthey explique que l'équipe a développé « un algorithme inspiré de l'aérien et adapté aux contraintes du monde sous-marin ». Pour atténuer les difficultés de relevés géographiques liées aux mouvements des algues, l'équipe poursuit les développements avec l'exploitation de plusieurs photos synchronisées avec deux angles de vue. Le traitement des données est l'une des principales tâches incombant aux étudiants planchant sur le développement de ce drone. D'ici deux à trois ans, ils comptent faire évoluer les algorithmes pour que le drone devienne totalement autonome.

Ryujin est régulièrement primé lors de concours de robotique rassemblant laboratoires scientifiques et industriels. En juillet dernier, il a été présenté à l'ERL (European Robotics League) qui s'est tenu sur une base de l'Otan, en Italie. L'équipe participante, composée d'étudiants en L3 et M1 et des deux enseignants-chercheurs, est parvenue à obtenir quatre prix.

Pour les deux enseignants-chercheurs, outre la cartographie de fonds marins en 3D pour les besoins des biologistes ou des archéologues, ce drone peut aussi bien servir à vérifier les points d'ancrage des fixations de bouées afin de savoir s'il faut les remplacer. Dans ce cas, il permet de faire un premier passage pour lever le doute avant d'envoyer un plongeur. Il peut également servir à vérifier rapidement la solidité des quais sur pilotis.

Article réalisé en partenariat avec les écoles du groupe IONIS, dont l'école EPITA.

  • L'EPITA a mis au point Ryujin, un drone sous-marin compact et performant.
  • Le drone est capable de plonger à 50 mètres de fond pour réaliser des relevés des reliefs sous-marins.
  • Ryujin compense ses carences en technologie avec un code très performant.
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