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Posté par Redbran le Jeudi 13/10/2016 à 12:00
Un petit pas pour les robots, un bond de géant pour le genre robotique
Le projet ROVINA, financé par l'UE, a mis au point un robot autonome capable de naviguer, explorer et réaliser une cartographie numérique des zones difficiles d'accès


Illustration: projet ROVINA
Les technologies numériques sont fréquemment utilisées pour enregistrer et cartographier notre patrimoine culturel, ce qui favorise la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...), les efforts de préservation et un meilleur accès du public à des sites d'intérêt archéologique, par exemple. Les techniques contemporaines permettent aux personnes se rendant sur ces sites d'en réaliser une représentation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite « analogique » qui...) en utilisant un scanner (Un scanneur, ou numériseur à balayage est l'équivalent du terme anglais scanner, qui vient du verbe anglais to scan, signifiant « balayer » dans le sens de « parcourir une certaine étendue ».) laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light...) 3D statique (Le mot statique peut désigner ou qualifier ce qui est relatif à l'absence de mouvement. Il peut être employé comme :). Ce système fonctionne pour de nombreux sites, mais pas pour tous.

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) ROVINA a cherché à remédier à cette limitation en exploitant les progrès réalisés dans la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) des robots autonomes, qui sont capables de se rendre dans des endroits dont l'accès est difficile ou dangereux, comme les tunnels ou les mines. Les robots peuvent naviguer et explorer, construire des modèles 3D texturés (comprenant une interprétation sémantique) et revenir par leurs propres moyens. ROVINA a entrepris d'exploiter les progrès de la cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de...) numérique robotique et d'en améliorer la précision, la fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée donnée correspond à celle spécifiée dans le cahier des charges.) et l'autonomie.

Construire un système robotique entièrement nouveau

Pour obtenir une cartographie de qualité, un comportement autonome, un rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de modélisation 3D comportant à la fois des objets et des sources de lumière et...) réaliste, etc. l'équipe de ROVINA a dû créer un tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) nouveau système robotisé. Comme l'explique le professeur Cyrill Stachniss, coordinateur du projet, "Nos techniques sont à la pointe de la robotique, de la vision par ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des...) et de la recherche en photogrammétrie." ROVINA doit faire face à plusieurs défis. Par exemple, en plus d'un terrain souvent difficile, la technologie de numérisation (La numérisation est le procédé permettant la construction d'une représentation discrète d'un objet du monde réel.) s'est heurtée à des obstacles pour l'interprétation des scènes, tels qu'un éclairage déficient. Les contraintes liées aux communications avec le robot (Un robot est un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) accomplissant automatiquement soit des tâches qui sont généralement dangereuses, pénibles, répétitives ou...) ont rendu la situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un cadre plus général...) encore plus complexe, car elles compromettaient les opérations de télé-opération et de supervision humaines.

Pour surmonter ces obstacles, ROVINA a exploité les spécialités d'une équipe multidisciplinaire, dotée de compétences dans les domaines de la conservation numérique, des robots autonomes et en réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet),...), de la reconstruction et de la cartographie 3D, de la détection d'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par...) et de l'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances, compétences, d'attitudes ou de valeurs...) en ligne, de la vision et de la perception, de l'analyse sémantique et de la conception d'interfaces utilisateur. Pour intégrer ces différentes spécialités, le projet a utilisé une conception logicielle modulaire, où chaque module effectuant une tâche spécifique interagissait avec les autres via une interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de...) middleware (En informatique, un intergiciel (en anglais middleware) est un logiciel servant d'intermédiaire de communication entre plusieurs applications, généralement complexes...). Périodiquement, les modules ont été intégrés et testés sur différents sites patrimoniaux.

Le projet a développé un prototype qui a été capable d'explorer les catacombes de Rome et de Naples. Les travaux ont permis de mettre au point (Graphie) des interfaces utilisateur intuitives et souples pour interagir à distance avec le robot, malgré le caractère complexe et imprévisible des endroits explorés. La facilité d'utilisation obtenue constitue un résultat important du projet, car les utilisateurs finaux présenteront des profils variés: historiens, archéologues, ingénieurs en construction et même touristes virtuels.

Le prototype a également démontré une plus grande autonomie et une meilleure fiabilité, ainsi que la capacité à effectuer des analyses de traversabilité plus précises, ce qui améliore la navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :). Le traitement des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) sensorielles de navigation a également facilité l'obtention d'informations sémantiques, telles que l'identification d'objets intéressants.

Des capacités élargies

ROVINA propose un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions...) puissant aux défenseurs du patrimoine culturel, comme le Conseil international des monuments et des sites. Comme l'explique le professeur Stachniss, "Le système ROVINA permet d'acquérir rapidement et régulièrement des modèles numériques. En les combinant avec des outils d'analyse des changements subis par les sites au fil du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), il est possible de surveiller les niveaux de dégradation." Élément important, ROVINA réduit le coût et la durée de réalisation des modèles numériques, ce qui permet d'élargir l'étendue de la zone surveillée en respectant des contraintes similaires en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...) de budget (Un budget est un document comptable prévisionnel distinguant les recettes et les dépenses.) et de temps. Le logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique. Y sont inclus les instructions de traitement, regroupées sous forme de...) étant capable de s'adapter à des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une...) destinés au balayage de zones plus vastes, une numérisation autonome (ou semi-autonome) devient possible pour les environnements où le GPS ne fonctionne pas, tels que des environnements industriels ou intérieurs complexes.

Si les objectifs du projet visaient plus particulièrement le patrimoine culturel, ses travaux présentent aussi un intérêt pour ceux qui travaillent sur la robotique autonome et qui cherchent à rendre leurs innovations plus fiables. C'est dans cette optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) que les principaux composants de développement de ROVINA ont été publiés sur la base d'un modèle de licence double, en tant que logiciel open source disponible par le biais du site web (Un site Web est un ensemble de pages Web hyperliées entre elles et mises en ligne à une adresse Web. On dit aussi site Internet par métonymie, le World Wide Web reposant sur Internet.) du projet, ainsi que sous une licence commerciale.

Se tournant vers l'avenir, le professeur Stachniss résume, "La cible principale de ROVINA était d'abord la modélisation géométrique, et la sémantique dans une certaine mesure seulement. Nous pensons que l'aspect sémantique présente un potentiel d'avenir et doit être exploité. Nous devons ensuite simplifier l'utilisation de la robotique et cibler l'automatisation de la numérisation géodésique (En géométrie, une géodésique désigne le chemin le plus court, ou l'un des chemins s'il en existe plusieurs, entre deux points d'un espace une fois qu'on s'est donné un moyen de mesurer les distances,...) de haute précision, une tâche qui nécessite aujourd'hui beaucoup d'efforts et de moyens."


Pour plus d'information voir:projet ROVINA

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Source: CORDIS-EUROPA