Le concours SAUC-E est le concours Européen de sous-marins autonomes qui regroupe chaque année les universités de toute l’Europe autour de technologies de pointe. Les étudiants participants en ressortent toujours épanouis ; l’équipe de Shy Robotics a participé au concours en 2010 après avoir fondé le projet Aquatis.
Cette année, le concours a lieu du 4 au 10 juillet, et les nouveaux membres du projet prennent la relève ! 🙂

Qu’est-ce qu’un AUV ?

Un AUV (Autonomous Underwater Vehicle) est un robot sous-marin autonome, c’est-à-dire qu’il est destiné à mener à bien des missions en mer en totale autonomie.
Son objectif est la récupération de données cartographiques, atmosphériques, chimiques, vidéos, sonores et bien d’autres.
Pour cela, il doit être capable de supporter la pression des profondeurs qui augmente d’environ 1 bar tous les 10 mètres et être doté d’un matériel adapté.
Il existe différentes formes d’AUV dont les caractéristiques concordent avec le type de mission à effectuer. Cependant, les fonctions de base des AUV sont toutes les mêmes : Stabilisation, orientation, observation et interprétation, prise de décisions en fonction d’un journal de bord, etc.

D’où vient l’idée des AUV ?

L’exploration sous-marine est relativement récente et la robotisation des explorations a commencé avec des technologies ROV (Robots sous-marins télécommandés). Dès cette époque, le remplacement du câble de commande par des ondes a posé problème en raison du fort taux d’absorption de l’eau.
En 1987, on émet pour la première fois l’idée qu’un robot sous-marin puisse exécuter une mission complètement seul dans le journal Ocean Industry.
Depuis, de nombreux robots ont été développés et de nouvelles problématiques se sont posées. Nous sommes encore aujourd’hui, très loin d’avoir résolu toutes les problématiques du domaine sous-marin. De nombreuses années de travail sont encore à prévoir pour espérer réussir à mener tout type de mission à bien. C’est pourquoi le développement de projets tels qu’Aquatis auquel des membres de Shy Robotics ont participé, est important pour former les futures générations d’ingénieurs ayant des compétences dans le domaine de la robotique sous-marine.
En 1998, la société japonaise JAMSTEC se lance dans le développement d’un AUV. Le 28 février 2005, l’Urashima réussi une mission de 317km qui consistait en l’exploration d’un volcan sous-marin.

L’objectif des armées mondiales est aujourd’hui de créer une génération de robots capables de mener une mission à bien par collaboration de différents véhicules autonomes ou non. C’est le projet PEA action.

Quelle est l’utilité des AUV ?

Le premier objectif est celui de la guerre des mines, dont le but est de désamorcer toute munition susceptible d’exploser lors du passage d’un navire ou d’un sous-marin en mer. Pour le moment, les technologies développées obligent à envoyer des AUV s’écraser contre les mines pour les faire exploser. On préfère perdre un petit drone sous-marin produit en série plutôt qu’un sous-marin nucléaire, un porte-avions ou encore un bateau.
Actuellement, l’une des précautions qui sont prises est de passer sur une trajectoire bien connue (pour laquelle on sait qu’il n’y a aucun danger) et éventuellement envoyer un bateau en éclaireur avant le passage d’un porte-avions ou sous-marin nucléaire.

Le second objectif que nous citerons est celui de l’exploration sous-marine. Les mers et océan renferment encore bien des secrets pour l’Homme. Des espèces inconnues de créatures, des navires échoués, des épaves d’avions, tant d’exemples de découvertes qui fascinent les scientifiques.
Il est intéressant aussi de connaître l’ampleur des dégâts que cause l’humain sur les algues sous marine (phytoplancton) car contrairement à ce que l’on pourrait penser, elles contribuent à l’oxygénation à grande échelle de la planète.

Le troisième objectif et dernier que nous citerons ici, c’est la vérification et l’entretient des matériels sous-marins. Les nouvelles technologies nous permettent de développer des procédés permettant la détection d’anomalies sur les constructions sous-marines exploités tels que les pipelines. Les plates-formes pétrolières sont très friandes de ce genre d’argument lors de la vente d’un AUV.
Nous avons tous entendu parlé du scandale de la société BP qui avait mal entretenu son matériel et qui a ainsi pourri les plages des Etats-Unis.

Qu’est-ce que le concours SAUC-E ?

Ce concours créé en 2006 par le DSTL – centre d’excellence scientifique regroupant 3500 chercheurs en Angleterre – a pour but de faire avancer la recherche dans le domaine de la robotique sous-marine. Ce concours a pour vocation d’encourager les étudiants à développer un robot totalement autonome capable de se localiser dans un environnement sous-marin tout en accomplissant des missions de difficulté croissante.
L’année dernière, neuf équipes dont celle de Shy Robotics , Aquatis, étaient présentes ; chaque robot avait des caractéristiques bien à lui tellement l’imagination et la créativité sont présentes dans ce domaine pourtant si technique.

Qui participe à ce concours ?

Les équipes composées d’étudiants et de doctorants, se comptaient au nombre de 9 en 2010. Voici une brève présentation de chaque équipe qui permet de connaitre les détails techniques qu’elles avancent :

University of Girona (Espagne)
Ils sont les grands gagnants de SAUC-E 2010 et il s’agissait de leur deuxième participation depuis 2006. Leur robot, Sparus, est constitué de deux tubes placés en ligne. Ils sont cerclés à l’avant et à l’arrière par des morceaux de mousse plus ou moins denses. Ils permettent, par leur placement, de jouer sur l’équilibrage et la flottabilité. Ces morceaux de mousse sont couverts d’une coque de matière synthétique usinée de telle manière qu’elle ajoute une qualité aérodynamique au robot. En effet, c’est une forme cylindrique sur la longueur et pointue à l’arrière qui a été choisie. La dernière participation de l’équipe de Girona avant 2010 date de 2006. Cela laisse supposer qu’ils ont choisi de se donner le temps de développer leur AUV sur plusieurs années. La finalité de leur AUV n’étant pas nécessairement le concours SAUC-E.
University of Heriot-Watt (Ecosse)
Depuis la première édition du concours SAUC-E en 2006, le laboratoire d’océanographie d’Heriot-Watt a toujours répondu présent pour cet événement annuel. Bien loin d’être constituée de simples étudiants, et vainqueur des éditions 2009 et 2010, elle étaient l’équipe à vaincre ! C’est la deuxième année que le robot actuel, le Nessie V participe. Ce monstre est constitué d’une carcasse cylindrique terminée par une forme d’ogive. Cette même ogive contient un tube protégeant toute l’électronique et les batteries. Il est fermé par deux bouchons et une double étanchéité. Le Nessie V est arboré de quatre moteurs et de nombreux capteurs qui lui donnent, grâce à la qualité d’ingénierie de ses concepteurs, une grande efficacité lors de ses missions. L’équipe d’Heriot-Watt a terminé deuxième au concours 2010.
ENSIETA (France)
L’ENSIETA est une école d’ingénieurs située à Brest. Elle participe au concours SAUC-E depuis 2007 et a été plusieurs fois sur le podium. Après plusieurs années de bons et loyaux services, le robot «Saucisse » cède la place à « Sardine » qui récupère toute son expérience et corrige ses défauts. Il s’agit d’un tube contenant l’électronique et les batteries. Ouvrable d’un seul côté via un bouchon, il est entouré de trois propulseurs électriques – deux horizontaux et un vertical – d’un sonar et de caméras. Ils finissent à la troisième place de la compétition 2010.
University of Cambridge (Angleterre)
L’équipe de cette prestigieuse université anglaise participe au concours SAUC-E chaque année depuis 2007. Elle s’est présentée cette année avec sa troisième génération de robot. Cette nouvelle perle a comme originalité une structure extérieure rectangulaire fabriquée avec des barres d’aluminium. Ce sont ces barres qui forment le support de tous les composants externes. Un tube principal contient l’électronique, et cinq propulseurs électriques sont répartis autour. L’originalité de ce robot est la façon dont il accueil le tube principal puisque le support ressemble étrangement à un lit légèrement bombé. Cela évite un maximum d’attaches intrusives. Nous noterons l’utilisation d’un sonar SeaSprite et de deux caméras. Un AUV prometteur qui évoluera encore d’ici la prochaine compétition en 2011.
University of Bremen / DFKI (Allemagne)
L’université de Bremen a débuté le développement d’AUV en 2007 en collaboration avec le centre de recherche DFKI. Le but était d’atteindre le niveau technique nécessaire pour une participation au concours SAUC-E 2009. Formé par deux tubes cylindriques contenant chacun l’électronique et les batteries, il s’agit du robot Avalon. Chaque tube contient également un pc-embarqué. L’équipe allemande a fait le choix de séparer en deux modules afin de pouvoir placer la plupart des moteurs au centre de gravité, ce qui permet de diminuer leur nombre par deux (exemple : un seul moteur pour la plongé). Les six moteurs stratégiquement placés sur le robot lui donnent la capacité d’exécuter un grand nombre de mouvements. Concernant la vision, un sonar Micron DST, deux caméras et un système laser fait maison permettant de mesurer une distance sont installés à bord. Bien que leur robot soit impressionnant de part ses fonctionnalités, ils n’ont pas su atteindre le podium lors de leurs deux participations.
University of Southampton (Angleterre)
L’université de Southampton participe chaque année à SAUC-E et a gagné l’édition 2008. Son AUV, Dolphin 2, est la reproduction à une échelle réduite d’un plus grand AUV. Un tube cylindrique étanche est entouré à l’avant et à l’arrière par deux compartiments non étanches qui terminent la forme du sous-marin. Chaque partie a deux moteurs verticaux et horizontaux. L’arrière est composé d’un moteur de propulsion supplémentaire, associé à des surfaces de contrôle ; concept unique à ce sous-marin dans le concours. Le choix de leur sonar s’est porté quant-à lui sur le Micron DST. Deux caméras s’ajoutent à cela au niveau de la vision.
UWE : University of the West of England (Angleterre)
Nouveau participant en 2009, l’université UWE était encore présente en 2010. La structure de son robot prône la simplicité puisqu’en 2009, il s’agissait d’un petit tube entouré de 4 moteurs, le tout complété par un nombre très limité de capteurs. En 2010 ils ont reprit leur tube en le complétant de barres en métal sur lesquels sont disposés les moteurs. Cette année de réalisation supplémentaire leur a permis d’ajouter un sonar et divers capteurs utiles.
University of Luebeck (Allemagne)
Après un départ prometteur en 2009, l’équipe allemande de Luebeck est revenue pour la dernière édition de SAUC-E. Elle est la seule équipe dont le robot ne respecte par les traditions des autres équipes : sa structure n’est pas cylindrique. Il s’agit d’une forme carrée entourée avec de tubes. Cette forme carrée est en fait une valise étanche de couleur orange vif, souvent utilisée dans les bateaux. Cette valise contient de l’électronique et un notebook : il suffit d’ouvrir la valise et l’écran pour faire des modifications du logiciel ! Elle ne supporte cependant qu’une légère pression une fois dans l’eau. Côté vision, l’équipe de Luebeck a fait le choix d’un sonar Model 852 et de trois caméras.
Cette structure innovante a permit à l’équipe allemande de gagner le prix de l’innovation en 2009.
ESIEA Aquatis (France)
Cette équipe constituée exclusivement d’étudiants a réussi à se qualifier pour la finale du concours SAUC-E dès sa première participation en 2010. Elle se démarque des autres équipes par la répartition de ses composants dans les deux tubes qui composent Aquatis 0.1, son robot. En effet, de manière à prévenir tout endommagement des batteries qui susciterait une explosion, celles-ci ont été isolées dans le plus petit tube à l’arrière du robot. De plus, de manière à répartir les calculs de façon judicieuse au travers des composants, cette équipe a choisi de faire communiquer un PC embarqué avec des cartes électroniques dotées de microcontrôleurs.

Quelles sont les règles du concours ?

Les points de chaque équipe sont attribués en fonction de plusieurs critères : l’accomplissement du robot par rapport au parcours fixé, la soutenance orale de chaque équipe, et l’innovation technique apportée.

Les règles de l’édition 2011 du concours sont disponibles ici.

En 2010, tout comme cette année, la mission du robot sous-marin autonome réalisé par chacune des équipes commençait pas l’étape de validation.
Cette étape mettait en avant la capacité du robot à s’immerger verticalement dans l’eau, à passer la porte de validation, et à faire demi-tour.
Venaient ensuite les différentes missions qui pouvaient être exécutées dans l’ordre décidé par chacune des équipes.

A savoir que toute intervention humaine faisait perdre des points. Parmi ces missions, il y avait celle pendant laquelle l’AUV devait suivre un pipeline jaune jusqu’à la seconde porte, puis négocier un demi-tour pour le suivre dans l’autre sens. Ensuite, venait la mission du suivi de mur avec maintien d’une distance fixe.
Une autre mission, la plus difficile, demandait au robot de détecter une bouée orange maintenue par un fil de nylon, de s’avancer vers ce dernier, puis de le couper.
Une mission également compliquée demandait au robot de tourner autour d’un transpondeur en se guidant à l’écho.
Enfin, le robot devait faire surface une fois toutes les missions exécutées, aux coordonnées du point d’arrivée ; les robots devaient enregistrer toute la mission qu’ils avaient exécuté pour que le jury puisse vérifier si chaque mission avait bien été comprise par le robot, ou si celui-ci l’avait fait par chance. Nous avons l’exemple du suivi de pipeline que certaines équipes ont fait semblant de suivre en envoyant le robot pour qu’il aille tout droit.

Voici la vidéo qui résume l’entrée dans l’aventure de l’une des équipes participantes, celle fondée par les créateurs de Shy Robotics :

Les vidéos suivantes composent un reportage en trois parties réalisé par un journaliste de l’OTAN :

Cette année, les équipes participantes qui ont confirmé leur venue lors de l’écriture de cet article sont :

University of Girona (Gagnants en 2010)
Heriot-Watt University (2nde place en 2010)
ENSTA Bretagne (3ème place en 2010)
DFKI Bremen
University of Southampton and University of Birmingham (Nouvelle équipe participante)
University of West England
University of Luebeck
ESIEA Paris (2 équipes cette année : Aquatis et ATIS)
Cambridge University

Souhaitons leurs bonne chance ! 🙂

Sources :
David LEBLANC, Fondateur du projet Aquatis
Aquatis
SAUC-E

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