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Voir l’agendaLa recherche en robotique d’exploration et systèmes embarqués à l’EPITA
Comment explorer les fonds d’un lac ou cartographier une zone côtière difficile d’accès ? La recherche en robotique à l’EPITA associe systèmes embarqués, capteurs et traitement des données pour observer ces milieux. Avec le projet Kraken, un catamaran-robot conçu pour acquérir des images sous-marines, les chercheurs développent des outils d’exploration au service de la connaissance des environnements naturels.
Comprendre la recherche en robotique avec les experts de l’EPITA
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Les enjeux de la recherche en robotique d’exploration à l’EPITA
Observer un milieu naturel demande de choisir comment l’atteindre, quelles informations recueillir et comment les interpréter. À l’EPITA, les recherches associent robotique d’exploration, informatique embarquée et traitement des données pour répondre à ces questions. La qualité des observations dépend autant du fonctionnement du robot que des capteurs et des méthodes utilisés.
Observer les environnements difficiles d’accès
Un drone aérien, un robot de surface et un robot sous-marin n’observent pas un milieu de la même manière. Les travaux des enseignants-chercheurs du LRE explorent ces différentes plateformes pour adapter la collecte aux terrains étudiés. Sous l’eau, la visibilité limitée et l’absence de réception GPS compliquent l’observation et le positionnement. La robotique mobile doit tenir compte de ces contraintes pour rapprocher les capteurs des zones à étudier et recueillir des informations utiles.
Faire fonctionner ensemble les capteurs, le matériel et les logiciels
Pour collecter des données sur le terrain, un robot doit coordonner plusieurs fonctions : se déplacer, effectuer des mesures et enregistrer les informations. Les systèmes embarqués assurent le lien entre les composants matériels et les logiciels qui les commandent. Les recherches de l’EPITA abordent cette intégration comme un ensemble : le choix d’un capteur, son fonctionnement et le traitement de ses données doivent répondre au même objectif d’observation. C’est cette cohérence qui permet de passer d’un dispositif expérimental à un outil utilisable sur le terrain.
Transformer les observations en cartes et en informations exploitables
Les images recueillies prennent leur sens lorsqu’elles peuvent être situées et rapprochées les unes des autres. La géolocalisation, le traitement d’images et la reconstruction 3D permettent de produire des cartes ou des représentations en trois dimensions. À l’EPITA, ces travaux visent notamment à restituer les caractéristiques des milieux observés. Les données ainsi organisées peuvent aider les scientifiques à étudier la biodiversité ou la géomorphologie, c’est-à-dire les formes et l’évolution des reliefs.
Les recherches en robotique d’exploration menées à l’EPITA
Le projet Kraken illustre les travaux de l’EPITA sur l’acquisition de données en milieu aquatique. D’autres recherches étudient la complémentarité des plateformes et la restitution des observations. Elles relient un besoin scientifique à la conception d’un équipement, puis à l’expérimentation et à l’analyse des données collectées.
Kraken : cartographier les fonds sous-marins depuis la surface
Le projet Kraken vise à développer une solution de cartographie sous-marine pour les eaux peu profondes, comme certaines zones côtières ou certains lacs. Son catamaran-robot portable évolue en surface et acquiert des images des fonds situés sous lui.
Présenté dans les les travaux de l’équipe Traitement d’Images et Reconnaissance des Formes, ce dispositif associe informatique embarquée, acquisition d’images, géolocalisation et traitement des données. Les observations recueillies peuvent ensuite être analysées par des organismes de recherche pour étudier les milieux aquatiques. Le robot constitue ainsi un moyen d’accès aux données nécessaires à la compréhension des fonds et de la vie qu’ils abritent.
Associer robots de surface et robots sous-marins
Les travaux menés par les enseignants-chercheurs de l’EPITA explorent aussi la coopération entre plusieurs équipements. Pour observer des fonds plus profonds, le minirobot sous-marin Ryujin peut travailler avec un robot de surface qui lui apporte un support logistique.
Cette complémentarité permet de répartir les fonctions selon les contraintes du milieu. Elle pose une question centrale pour la recherche : comment faire travailler ensemble des plateformes différentes pour mener une même mission d’exploration ? Le fonctionnement de chaque robot doit alors être pensé en relation avec celui des autres.
Reconstituer les milieux observés pour faciliter leur étude
Les travaux de Loïca Avanthey et Laurent Beaudoin sur la robotique mobile, entre exploration aérienne et sous-marine relient la conception des capteurs à l’exploitation des données. Ils visent notamment à produire des jumeaux numériques des fonds marins, des représentations numériques construites à partir des observations du terrain.
Ces restitutions peuvent servir à examiner un site archéologique, suivre un milieu naturel ou inspecter un ouvrage portuaire. L’approche explore également l’utilisation de capteurs accessibles et la coopération entre robots légers, pour rendre les outils d’observation utilisables par les institutions et les acteurs publics.
Comment la recherche en robotique nourrit-elle la formation à l’EPITA ?
Concevoir un robot d’exploration demande de relier le matériel, les logiciels et les données à une mission concrète. Ces problématiques donnent une perspective aux enseignements en systèmes embarqués du cycle ingénieur. Elles permettent aussi aux étudiants impliqués dans les travaux du laboratoire de découvrir les étapes d’une démarche de recherche.
En cycle ingénieur, apprendre à concevoir des plateformes matérielles et logicielles
La majeure Conception de plateformes forme à la conception et à l’intégration de systèmes complets, du matériel au logiciel. Elle aborde notamment les systèmes embarqués, les logiciels qui pilotent les équipements, les systèmes temps réel et les infrastructures connectées.
Ces compétences font directement écho aux problèmes rencontrés en robotique : interfacer un capteur, faire communiquer des composants et développer le logiciel nécessaire au fonctionnement d’un équipement. Les étudiants apprennent ainsi à considérer la plateforme dans son ensemble et à articuler ses différentes fonctions.
Découvrir le cycle ingénieurDécouvrir la recherche à travers des contributions concrètes
Les recherches en robotique d’exploration de l’EPITA ont également associé des étudiants à des projets ciblés. Cette participation permet de découvrir comment une question scientifique se traduit en travaux de conception, en expérimentations et en analyse des résultats.
L’expérience aide à comprendre les ajustements nécessaires entre une idée et sa mise en œuvre. Elle offre aussi l’occasion d’explorer un intérêt pour la recherche au contact des enseignants-chercheurs et des doctorants.
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