Robuste, des robots intelligents qui réagissent à leur environnement sont développés pour travailler dans des situations trop dangereuses pour l'homme, comme le nettoyage des déchets radioactifs européens vieux de plusieurs décennies ou l'aide lors d'une urgence nucléaire.

Lorsque la catastrophe nucléaire de Fukushima au Japon a frappé en 2011 à la suite d'un tremblement de terre et d'un tsunami dévastateurs, les robots qui ont été déployés pour soutenir les secouristes étaient très basiques et largement inefficaces, déclare le professeur Sven Behnke, expert en robotique à l'Université de Bonn en Allemagne.

Poussé par ce problème, Le professeur Behnke et son équipe ont développé un système de réponse aux catastrophes robuste grâce à un projet appelé CENTAURO. Le robot est contrôlé par un humain à distance de sécurité tandis que divers capteurs lui permettent de percevoir son environnement et de relayer les informations à son opérateur.

"L'opérateur principal contrôle le robot à travers une combinaison de téléprésence qui mesure les mouvements des bras de l'opérateur, poignets et doigts et les transfère au robot, " a déclaré le coordinateur du projet, le professeur Behnke. Un visiocasque porté par l'opérateur lui permet de voir en 3D ce que le robot voit de son propre point de vue, il ajoute.

Nommé Centauro, le robot de 1,5 mètre de haut pèse 93 kilogrammes, est fait de métaux légers comme l'aluminium et a une peau en plastique imprimée en 3D.

Centaure

"Le robot a un plan corporel de type centaure avec quatre pattes articulées se terminant par des roues orientables, " a déclaré le professeur Behnke. Ces quatre pattes le rendent plus stable que les robots bipèdes. Comme il est capable de tourner au niveau de la hanche, genou et cheville, Centauro peut adopter de nombreuses postures et naviguer dans des environnements difficiles.

Le haut du corps de Centauro a deux bras avec des mains multi-doigts qui lui permettent de soulever des objets et de manipuler des outils et des portes. Bien que télé-opéré, le robot a une certaine autonomie. Par exemple, si on lui dit de se déplacer vers des endroits spécifiques ou de saisir un objet, il planifiera et exécutera l'action.

L'année dernière, Centauro a été testé dans le monde réel, scénarios difficiles chez le fournisseur allemand de réponse aux catastrophes nucléaires Kerntechnische Hilfsdienst GmbH. Il a réussi à monter les escaliers, débris navigués, combler les lacunes, déverrouillé une porte, vannes actionnées et outils électriques, et plus, dit le professeur Behnke. "Le système d'intervention en cas de catastrophe CENTAURO a fourni le degré élevé de flexibilité nécessaire pour des missions réalistes, " il a dit.

Le professeur Behnke espère que la technologie pourra un jour jouer un rôle crucial dans les efforts de secours en cas de catastrophe, bien qu'elle ne soit pas encore prête à faire face aux radiations. Cependant, chercheurs de l'Université de Birmingham, ROYAUME-UNI, sont en train de développer des robots capables de gérer des niveaux de rayonnement élevés pour nettoyer les déchets nucléaires du dernier demi-siècle.

Dans toute l'Union européenne, plus de 90 réacteurs nucléaires ont été définitivement arrêtés tandis que d'autres installations sont sur le point d'être déclassées. Dans le cadre de son budget 2021-2027, la Commission européenne a proposé d'allouer près de 1,2 milliard d'euros à la sûreté nucléaire.

"Il y a près de cinq millions de tonnes de déchets nucléaires hérités au Royaume-Uni et le nettoyage est le défi de dépollution environnementale le plus important et le plus difficile dans toute l'Europe, ", a déclaré le professeur Rustam Stolkin, expert en robotique, qui coordonne le projet RoMaNs.

Le professeur Stolkin et ses collègues conçoivent des comportements autonomes chez les robots afin qu'ils puissent trier les déchets radioactifs selon différents niveaux de contamination.

"Cela ne peut être fait que par des robots car ces déchets sont trop radioactifs pour que les humains puissent s'en approcher, même (quand) porter des combinaisons de protection, " a déclaré le professeur Stolkin.

Contrôlé par l'IA

À ce jour, les robots opérant dans des environnements dangereux sont entièrement contrôlés par un humain, mais cette approche à sens unique serait extrêmement lente pour saisir et déplacer d'énormes quantités de matériaux de formes imprévisibles, tailles et consistances, dit le professeur Stolkin.

Pour surmonter ce problème, l'équipe a développé une autonomie, robot guidé par la vision qui utilise l'IA pour assister l'opérateur humain.

Leur partenaire de projet CEA, le Commissariat aux énergies alternatives et à l'énergie atomique, créé un bras robotique à résistance nucléaire avec une main et des doigts, qui est contrôlé par un gant robotisé, ou exosquelette haptique, porté par l'opérateur.

"C'est maintenant un peu comme un joystick de fantaisie, " a expliqué le professeur Stolkin. " Ainsi, lorsque vous bougez votre bras et vos doigts, le bras esclave dans la zone radioactive bouge son bras et ses doigts."

Le système utilise l'IA pour la vision automatique, permettant au robot de savoir détecter, reconnaître et ramasser toutes sortes d'objets.

Les opérateurs humains partagent le contrôle du bras robotique avec le robot grâce à la télé-opération et à l'IA, dit le professeur Stolkin. Par exemple, l'opérateur peut déplacer le bras et le robot contrôle automatiquement l'orientation de la main pour faciliter la prise en main, ou le robot, projeter de saisir un objet, afficherait ses intentions à l'humain pour confirmation.

"Le robot (IA) fait tout le travail difficile, mais l'humain se sent toujours en charge à un certain niveau, " il a dit.

De tels systèmes sont généralement très complexes à contrôler, dit le professeur Stolkin, Cependant, le leur permet aux opérateurs de cliquer simplement avec la souris sur un objet que le robot va et saisit.

Lorsque le bras du robot touche une surface ou saisit un objet, l'opérateur ressent les forces de contact à travers le gant robotisé. Donner aux opérateurs distants une connaissance de la situation de ce qui se passe à l'intérieur de la zone interdite grâce à un sens virtuel du toucher est extrêmement utile, dit le professeur Stolkin.

Pour que les gants fonctionnent, le bras du robot doit se comporter de manière adaptative, répondre à l'environnement qu'ils rencontrent, il dit. Pour y parvenir, l'équipe du CEA a développé des mécanismes adaptatifs dans les articulations des bras qui se déplacent mécaniquement comme des ressorts et sont plus résistants aux rayonnements que les pièces électroniques délicates.

Futur proche

L'équipe RoMaNs a testé avec succès un bras robotisé avec le système de contrôle IA qu'ils ont développé, en milieu radioactif en 2017, en vertu des réglementations de sûreté nucléaire et de sécurité nationale du Royaume-Uni, sur un site du nord de l'Angleterre exploité par le National Nuclear Laboratory. C'était la première fois qu'un robot contrôlé par l'IA était déployé dans un monde réel, milieu radioactif.

Le professeur Stolkin avait précédemment imaginé qu'il faudrait peut-être au moins une autre décennie pour transférer ces technologies à l'industrie nucléaire, mais affirme que des plans sont déjà en cours pour les déployer sur les sites de déclassement dans un proche avenir.

« Quand nous avons proposé cela, l'idée de robots contrôlés par l'IA, il a été considéré comme absurde par cette industrie, " il a dit.