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RÉSUMÉ
Cet article présente les principales catégories de robots marins et sous-marins, en précisant leurs domaines d'application ainsi que les aspects technologiques et scientifiques associés. L’article dresse ensuite l’inventaire des moyens de localisation, de perception et de communication, et en résume les caractéristiques techniques essentielles. La troisième section établit le modèle dynamique des véhicules sous-marins et détaille les phénomènes et forces en jeu. Enfin, trois approches de commande sont proposées et comparées expérimentalement.
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Vincent CREUZE : Professeur des universités – LIRMM, université de Montpellier, CNRS, Montpellier, France
INTRODUCTION
Les robots marins connaissent un développement important depuis plusieurs décennies. Ils ont acquis une maturité technique incontestable, qui permet leur utilisation dans de nombreux domaines, en particulier dans l’industrie pétrolière et gazière, pour des applications militaires (surveillance, déminage, etc.) ou encore pour la recherche scientifique (océanographie, biologie, archéologie, etc.). Cet article propose un tour d’horizon des principales familles de véhicules marins ou sous-marins (USV, AUV, ROV, glider, robot voilier, robot bio-inspiré, profileur, etc.), ainsi qu’un descriptif détaillé des matériels utilisés pour leur localisation, leur perception ou leur communication. Pour chaque catégorie de matériel, les principes de fonctionnement sont rappelés et les notions techniques indispensables sont résumées, afin de permettre au lectorat de sélectionner correctement les matériels adaptés à son application.
Cet état de l’art technologique est suivi d’une présentation des outils scientifiques permettant de contrôler les véhicules marins : la modélisation et la commande. Le modèle présenté est celui, largement utilisé, défini par la SNAME (Society of Naval Architects and Marine Engineers). Basées sur ce modèle, trois lois de commande sont présentées, ainsi que leurs principes de réglage. Il s’agit de la commande PID, de la commande adaptative à retour d’état non linéaire, et de la commande en régime glissant. Des exemples illustrant leur utilisation sont présentés, et leurs avantages et inconvénients sont expliqués. Enfin, l’article se termine par une comparaison expérimentale des trois commandes présentées, appliquées à l’asservissement en profondeur d’un petit robot sous-marin. Cela permet d’observer les avantages et les limites des trois commandes proposées.
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- Version archivée 1 de sept. 2014 par Vincent CREUZE
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6. Conclusion
Dans cet article, nous avons vu qu’il existait une grande variété de véhicules marins et sous-marins et de matériels associés. Les contraintes sont fortes (modèles difficiles à caractériser, nombreuses perturbations) et la densité d’informations (position, perception, communication) est faible. Malgré ces contraintes, les progrès technologiques et scientifiques réguliers que connaissent les robots marins et sous-marins depuis plusieurs décennies en permettent aujourd’hui une utilisation efficace. Le nombre d’unités vendues ne cesse d’augmenter, aussi bien pour des applications industrielles que scientifiques ou militaires. Les véhicules capables d’opérer à 6 000 m sont de plus en plus nombreux et l’autonomie des AUV et des gliders ne cesse de s’accroître. L’heure est désormais à l’amélioration des techniques de modélisation 3D de l’environnement et des techniques d’exploration ou de travail collaboratif (exploration ou manipulation faisant coopérer plusieurs AUV ou ROV). Certaines de ces flottilles sont hétérogènes (véhicule sous-marin, véhicule de surface, véhicule aérien), reconfigurables en cours de mission, etc. L’intérêt des flottilles est évident, que ce soit en océanographie (simultanéité et complémentarité des mesures), ou pour des applications militaires (rapidité opérationnelle et redondance). Elles posent de nouveaux problèmes scientifiques (coordination, génération de trajectoires, comanipulation, supervision, etc.), technologiques (communications, etc.) et opérationnels (déploiement, etc.). La résolution de ces problèmes, mais aussi l’autonomie croissante demandée aux véhicules marins isolés, constituent les défis industriels et scientifiques des prochaines décennies.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ORGANISATION MARITME INTERNATIONALE - Convention sur le règlement international de 1972 pour prévenir les abordages en mer (règlement COLREG), - (1972). https://www.imo.org/fr/about/Conventions/Pages/COLREG.aspx
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(2) - PLUMET (F.), BRIERE (Y.), LE BARS (F.) - Les voiliers robotisés, - Techniques de l’Ingénieur (2018).
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(3) - JAULIN (L.), LE BARS (F.) - Characterizing Sliding Surfaces of Cyber-Physical Systems. - Acta Cybernetica, 24(3), 431-448 (2020). https://cyber.bibl.u-szeged.hu/index.php/actcybern/article/view/4060
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(4) - KHATIB (O.) et al - Ocean One – A Robotic Avatar for Oceanic Discovery. - IEEE Robotics & Automation Magazine, Vol. 23, n° 4, pp. 20-29, December 2016. https://doi.org/10.1109/MRA.2016.2613281
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(5) - BOYER (F.), GOSSIAUX (P.-B.), JAWAD (B.), LEBASTARD (V.), POREZ (M.) - Model for a sensor inspired by electric fish. - IEEE Transactions on Robotics, Vol. 52, 2, pp. 492-505 (2012).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Convention sur le Règlement international de 1972 pour prévenir les abordages en mer (Règlement COLREG), Organisation maritime internationale, 1972.
https://www.imo.org/fr/about/Conventions/Pages/COLREG.aspx
HAUT DE PAGE
Salon/conférence : SeaTech Week – Cet événement se tient tous les deux ans à Brest (France). Il rassemble plusieurs séminaires et workshops scientifiques et technologiques, ainsi qu’une exposition de matériels dédiés à l’industrie marine et sous-marine.
Salon/conférences : Oceanology International (Oi) – Cet événement se tient tous les deux ans à Londres (Royaume-Uni).
https://www.oceanologyinternational.com/
Conférence : OCEANS IEEE/MTS Conference – Organisée par l’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) et la MTS (Marine Technology Society), cette conférence internationale se tient deux fois par an. Elle rassemble des présentations scientifiques et une importante exposition de matériels. La sélection des présentations scientifiques est faite uniquement sur résumé, ce qui ne permet pas d’en garantir la qualité.
http://www.oceansconference.org/
Compétition/conférence :...
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