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Les SnoMotes, des robots explorateurs pour les milieux polaires

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Pour effectuer des mesures scientifiques en plein blizzard, une équipe de roboticiens ont mis au point des engins légers, costauds, autonomes, équipés d'instruments de mesure et capables de collaborer pour recueillir un maximum de données.

Ceci n'est plus un jouet. C'est un engin d'exploration scientifique très spécialisé... © School of Electrical and Computer Engineering/Georgia Tech

Courageux, les glaciologues, météorologistes et autres spécialistes des terres glacées doivent affronter le froid et les tempêtes de neige. Mais lorsqu'il ne s'agit que d'effectuer des mesures, des engins automatisés pourraient le faire pour eux. Il faudrait des robots capables de progresser sur la neige et la glace et que l'on pourrait guider jusqu'à l'endroit voulu.

Au Georgia Tech Institute of Technology, Ayanna Howard, une roboticienne qui a longtemps travaillé au JPL sur les rovers de la Nasa, veut faire beaucoup mieux. Ses robots, en cours de mise au point, sont totalement autonomes et se dirigent eux-mêmes vers le meilleur endroit pour effectuer les mesures. Travaillant à plusieurs, ils communiquent par radio pour déterminer leurs positionnements respectifs.

Quel type de robot doit-on imaginer pour se déplacer sur la neige et la glace ? L'équipe de Ayanna Howard a dans un premier temps échoué à mettre au point un appareil suffisamment fiable et résistant. Une idée a alors jailli. On trouve dans le commerce des produits fabriqués industriellement, donc peu coûteux et capables de supporter les pires conditions d'utilisation : les jouets... L'explorateur scientifique robotisé a ainsi pris la forme d'un mini-scooter des neiges de 60 centimètres de longueur, à l'origine télécommandé et destiné aux enfants, redoutables testeurs de matériels.

Ayanna Howard installe un peu d'électronique supplémentaire dans les petits scooters des neiges. © School of Electrical and Computer Engineering/Georgia Tech

Les roboticiens les ont largement modifiés. Les Snomotes ne sont pas commandés à distance. Equipés de caméras et de capteurs, ils se déplacent sans aucune aide, savent faire fonctionner les instruments scientifiques qu'ils portent et en enregistrent les données. Installés dans leur camp de base, au chaud, les scientifiques lâchent leur flotte de Snobotes, après leur avoir donné les directives sur les emplacements à atteindre et sur les mesures à effectuer.

Travailler ensemble

L'armée de Snobotes se déploie vers les objectifs et les robots restent en contact entre eux par radio. Le travail collaboratif repose sur deux stratégies. La première est une sorte de négociation. Chaque robot met en avant ses atouts pour effectuer la mesure demandée : sa proximité avec la position requise, l'adéquation de ses instruments avec les mesures à effectuer (les Snobotes peuvent ainsi embarquer des instrumentations différentes) et l'état de santé de ses instruments (il est ainsi possible de gérer des pannes). Le mieux-disant se chargera de la mission. La seconde stratégie est une analyse mathématique des positions respectives des robots. Les ajustements de ces tactiques occupent aujourd'hui Ayanna Howard et son collègue Magnus Egerstedt.

Pour leurs déplacements dans ce milieu difficile et hérissé d'obstacles, les Snobotes se repèrent aux bancs de neige s'il y en a. L'un des étudiants de l'équipe a en effet remarqué qu'ils formaient des lignes dont on peut se servir pour déterminer la vitesse propre du robot et la direction de son déplacement. Les Snobotes utilisent aussi, comme tout le monde, un GPS.

Pour l'instant, ces explorateurs ne mesurent rien. Ils attendent leur instrumentation scientifique, sur laquelle planche Derrick Lampkin, un glaciologue du Département de Géographie de l'université de Pennsylvanie.

Le mois prochain, les Snobotes seront confrontés à leur premier test grandeur nature, en Alaska. Si l'expérience est concluante, Ayanna Howard se lancera dans la dernière amélioration à apporter à ses mini-scooters. Pour supporter le climat encore plus froid de l'Antarctique, les Snobotes devront être dotés d'un système de chauffage interne. Ces petits robots à chenilles pourront alors effectuer de vastes campagnes de mesure au milieu du moins vivable des environnements de la planète.

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