Considéré comme les « Jeux olympiques de la robotique », le DARPA Challenge est un concours de robotique autonome organisé par l’Agence pour les projets de recherche avancée de défense (DARPA) des États-Unis. Cette dernière a identifié une lacune technologique et constaté la nécessité de disposer de technologies plus performantes pour les missions de recherche et de sauvetage menées généralement dans des environnements imprévisibles, tels que les souterrains. Pour y remédier, elle a créé ce concours afin d’encourager et d’accélérer la recherche pionnière dans le domaine de l’exploration et de la cartographie autonomes souterraines.
Les concurrents étaient des équipes venues du monde entier, dont certaines avaient été sélectionnées et financées par DARPA . Leur défi consistait à utiliser une flotte de robots autonomes pour explorer divers scénarios réels, tels que des environnements urbains souterrains, des tunnels et des grottes. Les robots qui signalaient correctement l'emplacement des survivants piégés, des sacs à dos et des téléphones portables rapportaient des points à leur équipe, et celle qui totalisait le plus de points remportait la manche.
Le concours a été lancé en 2018, au moment même où Emesent CSIRO des travaux visant à explorer les possibilités d'exploitation minière souterraine au-delà de la ligne de visée. Emesent CSIRO de ce défi par le professeur Ronald Arkin, de l’Institut de technologie de Géorgie (Georgia Tech). Ils ont décidé de former une équipe en combinant les plus de 20 ans d’expérience de Georgia Tech dans le développement de robots collaboratifs, les recherches CSIROsur les robots terrestres et les travaux Emesenten matière d’exploration et de cartographie autonomes dans des environnements dépourvus de signal GPS.
Le premier défi a été le « Tunnel Circuit », organisé en août 2019 dans les galeries d'une mine de recherche de Pittsburgh. Emesent , composé de chercheurs et d'ingénieurs, s'est rendu en Pennsylvanie pour rejoindre ses coéquipiers et mettre à l'épreuve sa flotte de robots face aux dangers auxquels ils seraient confrontés lors d'un exercice réel de recherche et de sauvetage, tels qu'un terrain accidenté, des obstacles physiques, l'obscurité, la poussière et la fumée. La flotte de robots sélectionnée pour affronter ces dangers était composée de cinq machines.
L'équipe Emesent CSIRO – Georgia Tech a terminé cinquième, avec un score de 7 points – un résultat suffisant pour se qualifier pour le tour suivant, mais avec 18 points de retard sur le leader, ce qui laisse une marge de progression considérable.
Dr Farid Kendoul
C'est ainsi qu'avec six mois pour se préparer, l'équipe Emesent CSIRO – Georgia Tech s'est mise au travail pour adapter sa flotte de robots et mettre en place une infrastructure technologique leur permettant de changer de robot rapidement et efficacement.
Le circuit urbain, qui constituait le défi suivant, s'est déroulé en février 2020 sur deux parcours aménagés au sein d'une centrale nucléaire en construction à Elma, dans l'État de Washington. L'équipe a marqué neuf points lors de cette manche, ce qui l'a placée en quatrième position, à seulement 7 points du leader.
L'équipe a continué à améliorer sa flotte ainsi que ses capacités de collaboration et d'autonomie en vue du défi du circuit souterrain prévu en août 2020.
Malheureusement, avant que l'on ait pu faire grand-chose, le monde a changé : l'Organisation mondiale de la santé a déclaré la COVID-19 pandémie et les voyages internationaux ont pratiquement cessé.
« Le circuit des grottes devait initialement se dérouler aux États-Unis, mais il a dû être modifié en raison de la COVID-19. Il s’est déroulé de manière décentralisée, chaque équipe organisant sa propre épreuve au niveau local et transmettant les résultats à DARPA », explique Farid.
L'équipe Emesent CSIRO et de Georgia Tech a utilisé les grottes de Chillagoe, un réseau de grottes naturelles situé à l'extrême nord du Queensland, et a obtenu ses meilleurs résultats à ce jour.
« Cela a marqué un tournant pour nous : nous n’avions jamais obtenu de tels résultats. Nous avons recueilli des données parfaites dans un environnement très difficile », explique Farid.
Fort de ce résultat, l'équipe a continué à travailler pour constituer la meilleure flotte possible en vue de la finale, prévue en septembre 2021, qui a de nouveau été affectée par la COVID-19.
« Les deux tiers de notre équipe n'ont pas pu se rendre aux États-Unis pour participer à la compétition en raison des restrictions de voyage imposées par l'Australie. »
« Cela s'est avéré être un grand avantage, car le défi consistait à envoyer et à déployer des robots là où il n'est pas possible d'envoyer des humains. Nous avons dû redoubler d'efforts pour mettre au point des robots ne nécessitant que peu d'intervention humaine. »
Même si l'équipe comptait moins de membres humains, la flotte de robots restait une force de poids, composée de six robots sélectionnés pour la diversité de leurs modes de déplacement, ce qui leur permettait de couvrir tous les environnements difficiles, caractérisés par des terrains inconnus et variés.
Quelle que soit leur façon de se déplacer, tous les robots disposaient d'une autonomie avancée et de capacités d'intelligence artificielle, notamment
La phase finale s'est déroulée sur quatre jours, avec deux tours préliminaires avant la finale. Lors de la première journée des tours préliminaires, l'équipe Emesent CSIRO – Georgia Tech a obtenu le plus grand nombre de points de la journée, avec sept classifications et géolocalisations d'artefacts. Elle a également été l’une des seules équipes à découvrir un puits vertical et à accéder à un sous-sol, grâce aux drones Hovermap faisant partie de sa flotte, ainsi qu’à des robots terrestres lancés de manière autonome. Cela lui a permis de disposer d’une zone de recherche plus étendue que les autres équipes.
Lors de leur deuxième essai, l'équipe a de nouveau réussi à lancer les drones de manière autonome afin de couvrir une zone plus étendue et a même découvert un survivant caché derrière des rochers, dans un petit espace poussiéreux ressemblant à une grotte.
À l'issue des épreuves préliminaires, l'équipe Emesent CSIRO – Georgia Tech occupait la tête du classement, ce qui signifiait qu'elle serait la dernière à disputer la finale.
Leur parcours s'est déroulé sans encombre, et ils ont terminé ex æquo à la première place avec 23 points. Au terme d'une soirée pleine de suspense, pendant que les juges examinaient tous les résultats, ils ont appris qu'ils avaient terminé deuxièmes – à quelques secondes près.
« C'est un résultat incroyable, fruit de nombreuses années de travail acharné et de collaboration au sein de notre équipe. Un grand merci à toutes les personnes qui ont contribué à ce projet », a déclaré Farid.
« Nous sommes très fiers de la contribution Emesent apportée ces trois dernières années pour faire progresser les dernières avancées en matière de robotique et mettre en valeur les capacités des entreprises australiennes sur la scène internationale. »
Bien Emesent depuis 2019 sa Hovermap , Emesent autonomie Hovermap et capacités de cartographie, l'association de cette technologie à des robots terrestres autonomes ouvre la voie à une multitude d'applications futures prometteuses et utiles.
Par exemple, les drones et les robots terrestres, en travaillant de concert, peuvent s'entraider pour couvrir une superficie maximale, ce qui réduit encore davantage le recours à l'intervention humaine.
Par rapport aux robots terrestres, les drones ont une autonomie limitée, mais ils peuvent accéder à des zones surélevées et à des puits, ou traverser des environnements obstrués ou complexes que les robots terrestres ne peuvent pas franchir. Ils peuvent également aider les véhicules terrestres en servant de nœud de communication et en leur fournissant une vision globale de la situation, ce qui leur permet d'optimiser leur trajectoire.
Le lancement à distance d'un drone à partir d'un robot terrestre est entièrement autonome dès lors qu'il a été déclenché par l'opérateur d'un simple clic. Pour ce faire, un processus très complexe a été automatisé. Voici quelques-unes des tâches complexes accomplies par les robots afin de garantir la réussite du lancement :
« Disposer d’une flotte de robots roulants, marcheurs et volants capables d’accomplir des missions complexes de manière autonome et collaborative constitue une avancée technologique majeure et une étape importante vers l’utilisation de systèmes autonomes pour sauver des vies et venir en aide aux personnes », a déclaré Farid.
« Chez Emesent, nous continuerons à repousser les limites de l'autonomie et de la cartographie sans GPS, et nous sommes impatients de voir ces avancées avoir un impact encore plus grand dans de nombreux secteurs. »
Dr Farid Kendoul
Le DARPA Challenge a permis Emesent faire progresser les capacités autonomes de sa technologie en matière d'exploration et de cartographie dans les environnements souterrains. Découvrez comment, grâce au Dr Farid Kendoul , directeur technique et cofondateur Emesent, Farid Kendoul ce webinaire.