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Auteur/autrice : Team ENSTA Bretagne

Saison 6 – Épisode 3

Saison 6 – Épisode 3

De nouvelles inspections du barrage ont été réalisées aujourd’hui dans le cadre d’un projet d’inspection de structures sous-marines. Avec le développement des éoliennes offshores, la surveillance régulière de telles installations devient un enjeu important. L’idée de ce projet est de réaliser, avec un robot sous-marin autonome, une inspection des structures immergées en utilisant l’architecture du site pour se repérer. Les signaux GNSS ne se propageant pas sous l’eau, l’utilisation de caméras optiques et de sonars devrait permettre de reconnaitre les structures et donc de retrouver où le robot est positionné sous l’eau.

Les robots sous-marins peuvent également travailler en équipe. Nous nous sommes intéressés au concept d’un robot sous-marin compagnon qui servirait à éclairer la zone de travail du robot principal ou à l’assister quand des manipulations complexes sont nécessaires. Une des difficultés est de ne pas emmêler les câbles lorsque ces robots sont reliés à la surface par un ombilical. Il faut également que le robot compagnon soit capable de suivre correctement les mouvements et les consignes du robot principal ce qui est un problème difficile sous l’eau et avec une faible visibilité.

L’acquisition des données de profondeur pour la fabrication de cartes marines va fortement évoluer grâce à l’utilisation de robots autonome. Le problème de localisation de ces robots est donc crucial. Pour améliorer la localisation du robot, un projet très innovant s’intéresse à l’analyse des zones que le robot aura vues deux fois, ce qui est souvent le cas pour garantir que toute une zone a été couverte. Si la trajectoire estimée du robot est cohérente, les mêmes choses doivent être observées la seconde fois que le robot passe sur une zone. Dans le cas contraire, il est possible de réestimer la trajectoire du robot et donc de l’améliorer. Différentes zones du lac ont été étudiées pour obtenir plusieurs types de fond et tester les limites des algorithmes.

Des marégraphes qui mesurent la hauteur d’eau ont été installés au fond du lac à des positions stratégiques. Ils cherchent à déterminer si des seiches sont présentes dans le lac de Guerlédan. Ce phénomène correspond à l’apparition sous l’effet du vent d’une onde particulière, comme de la houle, qui dépend de la forme du lac. Des capteurs de vents ont également été installés pour comparer les modèles aux données expérimentales.

Les DDboats ont progressé en autonomie cette semaine. En février prochain, un challenge avec les étudiants d’Erasmus Mundus MIR à Guerlédan consistera en plusieurs courses de bateaux autonomes. Les roboticiens de deuxième année ont affuté leurs algorithmes pour être les meilleurs. Au programme, il faudra effectuer des parcours entre plusieurs bouées ou passer par des portes à un instant précis. Cela requiert de prendre en compte la trajectoire, la vitesse du bateau ainsi que les paramètres environnementaux tel le vent.

Pour conclure cette première semaine sur le lac de Guerlédan, nous notons que la transmission de connaissances entre deuxième et troisième année a déjà bien commencé !

Saison 6 – Épisode 2

Saison 6 – Épisode 2

Aujourd’hui, nous avons redécoré le barrage de Guerlédan avec des mires. Ces disques noirs et blancs servent de référence pour recaler les images utilisées dans les algorithmes de photogrammétrie. Nous sommes montés en haut du barrage pour installer de manière précise ces mires en mesurant leur position à l’aide d’un GPS. D’autres mires ont également été installées sur la paroi du barrage.

Un ROV a également été déployé pour acquérir des images sous-marines en plus des images aériennes obtenues depuis un semi-rigide. Nous avons pu observer à 35m de profondeur, grâce au ROV, la vanne de vidange de fond du barrage.

Un robot bateau autonome – USV, Unmanned Surface Vehicles, a navigué sur le lac. Il a pour mission de trouver un objet immergé dans une zone de faible fond à l’aide d’une caméra sous-marine positionnée sous le robot. L’innovation liée à ce projet est de garantir formellement que le robot a pu observer complètement une zone. Cela nécessite de prendre en compte les incertitudes de positionnement du bateau ainsi que la portée de détection de la caméra. Être capable de garantir qu’une zone a été complètement explorée est essentiel dans des opérations de recherche et peut être transposée à d’autres milieux que le sous-marin.

Le lac de Guerlédan est également un bon environnement de test avant des expérimentations en mer. C’est le cas du projet qui cherche à comprendre le transport des larves d’huitres. Des capteurs de turbidité et de température sont utilisés afin de construire un modèle numérique simulant les courants et la température. Le développement des larves étant sensible à la température, il faut combiner cette information à celle des courants pour construire une simulation permettant de comprendre l’évolution et la localisation des populations d’huitres. Les protocoles d’acquisition des capteurs sont donc testés à Guerlédan avant d’être réalisés en pleine mer ce qui est plus difficile.

La faune du lac n’est pas en reste, un projet s’intéresse également à caractériser les espèces et la quantité de poisson dans le lac. Les signaux de trois sondeurs monofaisceau, émetteur-récepteur acoustique mono voix, sont utilisés et traités à l’aide d’algorithmes particuliers pour détecter les poissons. Les signaux obtenus sont représentés sous forme d’échogrammes qui présentent des structures particulières en fonction des espèces de poissons. Ce projet comporte également une dimension artistique : des étudiants de l’UBO en master ingénieur du son vont utiliser ces échogrammes pour générer un morceau de musique. Leurs travaux seront diffusés lors d’un festival.

La structure physique du lac présente aussi des variations importantes de température : environ 18°C en surface et 7°C au fond. Lorsque des instruments acoustiques sont utilisés, ces variations perturbent la trajectoire des ondes sonores. C’est pourquoi, lorsque les hydrographes utilisent des sonars pour cartographier le lac, ces variations physiques du milieu doivent être prises en compte pour donner une profondeur correcte. Un des projets s’intéresse à optimiser cette phase de correction. Au lieu de mesurer précisément la structure du lac à l’aide d’un capteur que l’on fait descendre jusqu’au fond, l’idée est de réaliser la correction directement avec les mesures acoustiques des sonars. Cela nécessite des algorithmes particuliers d’optimisation à appliquer de manière innovante sur les données acquises.

Nous avons également eu la visite de l’entreprise Kopadia qui co-encadre une thèse CIFRE en robotique. Ils ont déployé un AUV pour tester des algorithmes en prévision d’une mission d’inspection.

Saison 6 – Épisode 1

Saison 6 – Épisode 1

L’ENSTA Bretagne est de retour sur le lac de Guerlédan pour des expérimentations de terrain en robotique et hydrographie/océanographie. Comme chaque année, de nombreuses études très variées vont être menées. La première phase des expérimentations qui se déroule sur cette semaine d’octobre a pour objectif d’effectuer des premiers tests et acquisitions de données. Ils vont permettre d’orienter les différents projets et serviront de base de travail à notre retour à Brest. Ces tests seront suivis d’une semaine en février qui permettra de valider les projets.

Depuis notre arrivée sur le site lundi matin, nous avons installé plusieurs antennes sur le site. L’une d’entre elle va notamment servir à acquérir très précisément la position des robots et bateaux sur le lac. Le principe de fonctionnement revient estimer précisément l’ensemble des dégradations affectant les signaux GNSS, utilisés par nos GPS de voiture, depuis une position connue et à diffuser des corrections aux autres systèmes sur le lac. Il est ainsi possible d’obtenir une précision de l’ordre de la dizaine de centimètre contre plusieurs mètres habituellement.

Le projet de bouées GNSS low-cost va justement utiliser ces corrections comme référence. L’idée est d’utiliser un réseau de bouée équipé d’un récepteur GNSS pour mesurer le niveau des océans mais également de prévoir localement la météo. En effet, la vapeur d’eau de l’atmosphère perturbe les signaux GNSS, la mesure de ces perturbations devrait permettre de remonter à cette concentration en eau cruciale pour les modèles météorologiques.

Les corrections des signaux GNSS seront également utilisées par le projet de détection d’objets semi-émergés tels que les OFNI (Objet Flottant Non Identifié) ou les mines dérivantes. Un système expérimental composé d’un capteur Lidar – un laser rotatif en surface – et d’un sonar – un émetteur-récepteur acoustique sous-marin – a été conçu tout spécialement ces dernières semaines. En combinant les informations de ces deux capteurs, ce projet particulièrement innovant, espère pouvoir mieux détecter ces menaces pour la navigation.

Guerlédan est un lac de barrage exploité par EDF. Nous avons la chance de pouvoir tout au long de la semaine demander l’accès au plus près des installations, dans une zone habituellement interdite à la navigation. Nous mettrons en œuvre un ROV (Remotely Operated Vehicle), un robot sous-marin téléopéré, pour tester les performances de la photogrammétrie sous-marine. Il s’agira de reconstituer en trois dimensions la paroi du barrage grâce à des photographies. Le lac est assez turbide, ce qui signifie une faible visibilité, d’où la difficulté de ce projet.

Les équipes de recherche de l’ENSTA Bretagne ont également pu conduire des expérimentations en robotique en plus des projets de deuxième et troisième année. Un AUV (Autonomous Underwater Vehicle) a été déployé. Sa mission consistait à suivre des isobathes, des lignes d’égale profondeur sous l’eau. Le lac, très encaissé est un excellent lieu d’expérimentations pour ce type de mission. A terme, ces algorithmes innovants permettront d’utiliser une méthode originale de localisation.

De petits bateaux autonomes ont également sillonné toute la journée les bords du lac. Il s’agissait des DDBoat, des robots bateaux à moteur entièrement conçus à l’école. Ils constituent la base de travail des élèves de deuxième année en robotique. L’objectif de la semaine est d’implémenter une intelligence artificielle pour que ces robots effectuent un trajet en autonomie.

Espérons que la météo reste clémente ces prochains jours !

Hydrographes et Roboticiens explorent Guerlédan – Saison 2

Hydrographes et Roboticiens explorent Guerlédan – Saison 2

logo-ENSTAhorizontal-RVB.320.75« Guerlédan : Hydrographes et Roboticiens explorent le lac de Guerlédan » est un projet de formation d’ingénieurs porté par l’ENSTA Bretagne et ses partenaires qui vise à réunir les communautés de la robotique et de l’hydrographie au sein d’un stage pédagogique de terrain.
Un programme R&D innovant de plus de six mois dont deux semaines d’expérimentations intensives au Lac de Guerlédan a été inclus dans la formation des ingénieurs de dernière année de master à l’ENSTA Bretagne grâce au soutien de nombreux partenaires.

Cette année 2017-2018, c’est la deuxième édition de ce projet avec de nouvelles thématiques d’étude ainsi que de nouveaux partenaires.

Les étudiants présentent leurs travaux le vendredi 9 mars. Plus d’informations sur la page dédiée.

Newsletter – Semaine 2 – Jour 2

Newsletter – Semaine 2 – Jour 2

Après les vents violents d’hier, la pluie s’est installée pour la journée au Lac de Guerlédan. Nous avons quand même pu faire une partie des expérimentations prévues aujourd’hui. La situation météo devrait s’améliorer dès demain et permettre la sortie des robots. Le travail a été intense en salle pour être prêt dès les premières éclaircies de demain.

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Newsletter – Résultats mi-projet

Newsletter – Résultats mi-projet

Depuis maintenant 4 mois, les étudiants du projet « Hydrographes et Roboticiens explorent le lac de Guerlédan » analysent et traitent, à l’ENSTA Bretagne, les données issues de la première session d’acquisition qui s’est déroulée en Octobre. Les premiers résultats que nous allons vous présenter sont très prometteurs : modèle numérique des écluses, visualisation de la paroi immergée du barrage ou encore visualisation de la présence de poissons dans le lac.

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Newsletter – Semaine 1 – jour 5

Newsletter – Semaine 1 – jour 5

Pour ce dernier jour d’expérimentations, EDF nous a autorisé à nous approcher au plus près du barrage pendant environ 3 heures. Pour l’occasion, les turbines étaient à l’arrêt, ce qui nous a permis de naviguer à proximité des prises d’eau et de les cartographier. De nouveaux levés ont été réalisés avec un sonar latéral sur toute la longueur du barrage avec différentes configurations et un nouveau système de positionnement des mesures. Ces derniers tests permettront d’avoir un jeu de données suffisant à exploiter pour les quatre mois de travail à l’ENSTA Bretagne avant notre retour en mars. De même, une première version des algorithmes d’intelligence artificielle du robot catamaran a été testée près du barrage, lui permettant de suivre et de filmer automatiquement la paroi de ce dernier. Quelques ajustements seront nécessaires pour parfaire le fonctionnement du robot : des tests seront menés à l’école pour finaliser la validation du système.

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