Crédit d'image: ESA
Des nuées de robots coopérants exploreront-elles un jour certains des mondes les plus fascinants du système solaire? James Law, un ingénieur qui est un doctorant à l'Open University, soutient l'idée que l'utilisation d'équipes entières d'explorateurs robotiques travaillant ensemble offre des avantages distincts, en particulier lorsqu'il s'agit de relever les défis présentés par des organismes éloignés tels qu'Europa et Titan. Dans une présentation le mercredi 31 mars à la réunion nationale d'astronomie de la Royal Astronomical Society à l'Open University, il passera en revue quelques idées actuelles sur la technologie des robots coopératifs et suggérera comment cela pourrait être appliqué à une mission Titan avec un concept pour un ' Robot de maître contrôlant une multitude d'esclaves.
Sur les 17 atterrisseurs envoyés pour enquêter sur Mars, seuls 5 ont survécu pour effectuer leurs missions. Malgré cela, les scientifiques sont déjà à la recherche de leurs prochaines cibles planétaires, la lune de Saturne Titan et la lune de Jupiter Europa étant des possibilités distinctes. Compte tenu des distances plus importantes impliquées et des conditions climatiques extrêmes, comment augmenter la probabilité d'une mission robotique de surface réussie? Bien que les robots robotiques soient devenus le choix préféré des atterrisseurs statiques, en raison de leur plus grande polyvalence, l'ajout de systèmes de mouvement augmente leur poids et réduit la fiabilité de ces mécanismes déjà complexes.
Avantages du travail d'équipe
Une alternative, proposée en 1989 par Rodney Brooks du Massachusetts Institute of Technology, se concrétise enfin - l'idée de remplacer les rovers solitaires par des essaims de robots coopératifs. Avec un équipement scientifique uniformément réparti entre eux, chaque mobile peut être rendu plus petit, plus léger et moins complexe. Ces robots peuvent ensuite travailler ensemble ou indépendamment, afin de réaliser les objectifs de la mission.
Cette approche présente plusieurs avantages distincts. Les coûts de lancement pourraient être réduits et les atterrissages en douceur réalisés en livrant des charges utiles plus légères. La robustesse est améliorée, car une défaillance critique sur n'importe quel mobile est isolée du reste. Bien que perdre un rover puisse restreindre les capacités de l'essaim, il est peu probable qu'il en résulte la fin de la mission. En effet, dans de nombreux cas, le mobile affecté sera toujours en mesure de jouer un rôle utile, bien que limité.
Les essaims robotisés permettent une variété de nouvelles missions, telles que des mesures simultanées sur de vastes zones, utiles pour la surveillance du climat et les sondages sismiques, ou de multiples expériences effectuées simultanément par différents robots. Les rovers peuvent également travailler ensemble pour accéder à des zones d'un plus grand intérêt scientifique, par exemple les falaises. James Law cite David Barnes de l'Université du Pays de Galles à Aberystwyth, qui développe un essaim d'aérobots - des robots volants qui pourraient être utilisés pour la cartographie du terrain ou le déploiement de micro-rovers plus petits. Un autre avantage de l'utilisation de petits rovers coopératifs est que des robots supplémentaires peuvent être lancés et intégrés dans l'essaim pour prolonger une mission, permettant de nouvelles expériences ou le remplacement de rovers perdus et endommagés.
Robots pour Titan
Dans son discours, James Law présentera sa propre vision d'une mission auprès de Titan. Bien que nous devions attendre la sonde Huygens, en raison de l'atterrissage sur Titan au début de l'année prochaine, pour découvrir la vraie nature de la surface de Titan, elle est probablement mitigée. «Dans cette situation, une configuration de robot maître-esclave avec une variété de modes de transport pourrait être favorable», suggère-t-il. «Un atterrisseur« maître »fournissant l’énergie et les communications fournit un avant-poste à un certain nombre de petits rovers et ballons« esclaves ». L'atterrisseur serait équipé d'une gamme de packages scientifiques, qu'il pourrait distribuer à ses robots esclaves en fonction de l'environnement autour du site d'atterrissage. Ces robots subalternes peuvent alors agir soit en coopération - par exemple, pour creuser et imager une tranchée afin d'enquêter sur ses couches géologiques - soit seuls, en analysant ou en collectant des échantillons et en les renvoyant à l'atterrisseur pour une analyse plus approfondie. Les rovers retourneraient à l'atterrisseur pour recharger leurs batteries et changer leurs charges utiles scientifiques. Des robots capables de fonctionner dans un environnement liquide pourraient être dispersés sur n'importe quelle mer Titan pour mesurer le mouvement des vagues, peut-être par ballon, puis être sacrifiés, par «noyade», pour mesurer les conditions sous la surface. »
Explorer Europa
Parmi les projets proposés par d'autres que James Law examinera, il en est un pour l'exploration d'Europa, conçu par Jeff Johnson de l'Open University et Rodney Buckland de l'Université du Kent. Il s'agit de robots auto-organisateurs IMAging, ou soimars, de petits robots en forme de cube portant chacun un dispositif d'imagerie à un pixel (comme une photodiode) et pesant aussi peu que 10 grammes. Chacun est capable de communiquer avec ses voisins et est capable de se déplacer dans l'eau, à l'aide de petites vis de propulsion. Un essaim de ces petits robots pourrait être déployé dans un océan sous-marin sur Europa pour imager l'environnement.
Un engin de transport contenant des moyens de communication et d’électricité atterrirait sur la croûte de glace d’Europa et libérerait un dispositif de pénétration de glace contenant les soimars. Cet appareil percerait la glace et libérerait les soimars dans l'océan. Les soimars s'auto-organisent ensuite en une pile, alignant leurs dispositifs d'imagerie. En nageant en coopération, la pile parcourt une zone sous la glace. Si un seul dispositif d'imagerie tombe en panne, le soimar défectueux est simplement libéré et l'essaim se réorganise pour former un réseau sans erreur. Cela permet également à plus de soimars, peut-être d'atterrisseurs ultérieurs, de rejoindre l'essaim et d'améliorer la résolution de l'image. Dans cette configuration, les soimars sont physiquement attachés les uns aux autres. Une autre utilisation consisterait à les équiper de capteurs tactiles et à les faire nager comme un nuage dispersé le long du plancher océanique, en cartographiant son élévation. Une simulation a été développée à l'Open University pour démontrer le comportement d'auto-organisation de l'essaim.
Une main d'œuvre mécanique pour Mars
Le Jet Propulsion Laboratory (JPL) a des recherches en cours sur les équipes de robots coopératives, y compris les équipes de travail robotiques pour transporter de gros objets, les équipes d'excavation robotique et les robots qui peuvent se rapprocher les uns des autres sur des falaises abruptes. L'un des objectifs de ces travaux au JPL est de déployer une main-d'œuvre robotique sur Mars pour construire des installations d'extraction et de raffinage, qui fourniront du carburant pour les futures missions humaines. Avec des propositions pour débarquer des hommes sur Mars, et éventuellement des endroits plus éloignés, ces équipes de travail robotiques seront indispensables à la fois pour enquêter sur les destinations et pour créer des avant-postes pour soutenir notre arrivée.
Source d'origine: communiqué de presse RAS
