Une équipe de robots en mission d'exploration lunaire

La Lune recèle des matières premières que l'humanité pourrait un jour exploiter et utiliser. Différentes agences spatiales, comme l'Agence spatiale européenne (ESA), prévoient déjà des missions pour mieux explorer le satellite de la Terre et y découvrir des minéraux. Pour cela, il faut des véhicules d'exploration appropriés. Des chercheurs suisses, sous la direction de l'ETH Zurich, poursuivent désormais l'idée d'envoyer en mission d'exploration non pas un seul rover, mais toute une équipe de véhicules et d'engins volants qui se complètent mutuellement.

En tant que futurs appareils d'exploration potentiels, les chercheurs ont équipé trois robots marcheurs de type Anymal, développés à l'ETH, de différents appareils de mesure et d'analyse. Ils ont testé ces robots marcheurs sur différents terrains en Suisse et au Centre européen d'innovation pour les ressources spatiales (ESRIC) au Luxembourg. C'est là que l'équipe suisse a remporté il y a quelques mois, avec des collègues allemands, un concours européen de rovers lunaires. Le concours consistait à trouver et à déterminer des minéraux sur un terrain d'essai inspiré de la surface lunaire. Dans le dernier numéro de la revue spécialisée page externeScience Robotique les scientifiques décrivent comment ils explorent un terrain inconnu avec plusieurs robots.

Assurance contre une panne

"Utiliser plusieurs robots présente deux avantages", explique Philip Arm, doctorant dans le groupe du professeur de l'ETH Marco Hutter. "Les différents robots peuvent se charger de tâches spécialisées et les exécuter simultanément. De plus, grâce à sa redondance, une équipe de robots est en mesure de compenser la défaillance d'un de ses compagnons". Dans ce cas, la redondance signifie que des appareils de mesure importants sont installés sur plusieurs robots. Redondance et spécialisation sont donc des objectifs opposés. "Pour pouvoir profiter des avantages des deux, il faut trouver le bon équilibre", explique Arm.

Les chercheurs de l'ETH Zurich et des Universités de Bâle, Berne et Zurich ont résolu ce problème en équipant deux robots marcheurs en tant que spécialistes : L'un d'eux était particulièrement doué pour cartographier le terrain et classer la géologie. Il a utilisé pour cela un scanner laser ainsi que plusieurs caméras, dont certaines capables d'effectuer des analyses spectrales, afin d'obtenir les premières indications sur la composition minérale de la roche. L'autre robot était spécialisé dans la détermination précise des roches. Pour ce faire, il a utilisé un spectromètre Raman et une caméra de microscopie.

Le troisième robot était un généraliste : Il pouvait à la fois cartographier le terrain et déterminer les roches, il avait donc un éventail de tâches plus large que les spécialistes, mais pouvait effectuer ces tâches avec moins de précision grâce à ses appareils. "De cette manière, il serait possible de mener à bien la mission si l'un des robots tombait en panne, quel qu'il soit", explique Arm.

La combinaison fait la différence

Lors du Space Resources Challenge de l'ESRIC et de l'ESA, le jury a été particulièrement séduit par le fait que les chercheurs ont réussi à développer un système d'exploration robuste face aux pannes grâce à la redondance. Les scientifiques suisses ont remporté un contrat de recherche d'un an avec des collègues du centre de recherche informatique de Karlsruhe afin de poursuivre le développement de la technologie. Ils utiliseront non seulement des robots marcheurs, mais aussi des robots à roues. Les collaborateurs du centre de recherche en informatique travaillent avec ces derniers.

"Les robots marcheurs comme notre Anymal ont des avantages dans les champs de blocs et sur les terrains escarpés, par exemple pour descendre dans un cratère", explique Hendrik Kolvenbach, scientifique dans le groupe du professeur Hutter de l'ETH. Les robots à roues sont donc désavantagés. En revanche, ces derniers peuvent se déplacer plus rapidement sur un terrain plus simple. Lors d'une future mission, il serait donc judicieux de combiner des robots qui se distinguent par leur mode de déplacement. Des robots volants pourraient également être ajoutés.

Les chercheurs prévoient en outre d'augmenter l'autonomie des robots. Jusqu'à présent, toutes les données des robots étaient transmises à un centre de contrôle, où un opérateur attribuait des tâches aux différents robots. A l'avenir, des robots semi-autonomes pourraient s'attribuer directement certaines tâches, avec des possibilités de contrôle et d'intervention pour l'opérateur.