Un robot plongeur explore les épaves au fond de l'océan

May 05, 2023

Inscrivez-vous à la newsletter scientifique Wonder Theory de CNN. Explorez l'univers avec des nouvelles sur des découvertes fascinantes, des avancées scientifiques et plus encore.

Un robot créé à l'Université de Stanford en Californie plonge dans des épaves et des avions coulés d'une manière que les humains ne peuvent pas. Connu sous le nom d'OceanOneK, le robot permet à ses opérateurs de se sentir également comme des explorateurs sous-marins.

OceanOneK ressemble à un plongeur humain de face, avec des bras, des mains et des yeux dotés d'une vision 3D, capturant le monde sous-marin en couleur.

L'arrière du robot est équipé d'ordinateurs et de huit propulseurs multidirectionnels qui l'aident à manœuvrer avec précaution les sites de fragiles navires coulés.

Lorsqu'un opérateur à la surface de l'océan utilise des commandes pour diriger OceanOneK, le système de rétroaction haptique (basé sur le toucher) du robot amène la personne à ressentir la résistance de l'eau ainsi que les contours des artefacts.

Les capacités visuelles et tactiles réalistes d'OceanOneK sont suffisantes pour que les gens aient l'impression de plonger dans les profondeurs - sans les dangers ou l'immense pression sous-marine qu'un plongeur humain subirait.

Le roboticien de l'Université de Stanford Oussama Khatib et ses étudiants ont fait équipe avec des archéologues des grands fonds et ont commencé à envoyer le robot en plongée en septembre. L'équipe vient de terminer une autre expédition sous-marine en juillet.

Jusqu'à présent, OceanOneK a exploré un avion Beechcraft Baron F-GDPV coulé, un bateau à vapeur italien Le Francesco Crispi, un navire romain du IIe siècle au large de la Corse, un avion P-38 Lightning de la Seconde Guerre mondiale et un sous-marin appelé Le Protée.

Une épave vieille de plusieurs siècles qui aurait inspiré "The Goonies" a été découverte au large de la côte de l'Oregon

Le Crispi se trouve à environ 1 640 pieds (500 mètres) sous la surface de la mer Méditerranée.

"Vous vous rapprochez très près de cette structure étonnante, et quelque chose d'incroyable se produit lorsque vous la touchez : vous la ressentez réellement", a déclaré Khatib, professeur Weichai à la Stanford's School of Engineering et directeur du Stanford Robotics Lab.

"Je n'avais jamais rien vécu de tel dans ma vie. Je peux dire que c'est moi qui ai touché le Crispi à 500 (mètres). Et je l'ai fait – je l'ai touché, je l'ai senti."

OceanOneK pourrait n'être que le début d'un avenir où les robots se lancent dans l'exploration sous-marine trop dangereuse pour les humains et nous aident à voir les océans d'une manière complètement nouvelle.

Le défi dans la création d'OceanOneK et de son prédécesseur, OceanOne, était de construire un robot capable de supporter un environnement sous-marin et l'immense pression à différentes profondeurs, a déclaré Khatib.

OceanOne a fait ses débuts en 2016, explorant le vaisseau amiral naufragé du roi Louis XIV, La Lune, qui se trouve à 100 mètres sous la Méditerranée à 32 kilomètres au large du sud de la France. Le naufrage de 1664 n'a pas été touché par l'homme.

Le robot a récupéré un vase de la taille d'un pamplemousse, et Khatib a ressenti les sensations dans ses mains lorsque OceanOne a touché le vase avant de le placer dans un panier de récupération.

Un robot vit dans cette colonie de manchots antarctiques. Il essaie de les sauver

L'idée d'OceanOne est venue d'un désir d'étudier les récifs coralliens de la mer Rouge à des profondeurs au-delà de la plage normale pour les plongeurs. L'équipe de Stanford voulait créer quelque chose qui se rapproche le plus possible d'un plongeur humain, intégrant l'intelligence artificielle, la robotique avancée et la rétroaction haptique.

Le robot mesure environ 1,5 mètre de long et son cerveau peut enregistrer la précaution avec laquelle il doit manipuler un objet sans le casser, comme du corail ou des artefacts altérés par la mer. Un opérateur peut contrôler le bot, mais il est équipé de capteurs et chargé d'algorithmes afin qu'il puisse fonctionner de manière autonome et éviter les collisions.

Alors qu'OceanOne était conçu pour atteindre des profondeurs maximales de 656 pieds (200 mètres), les chercheurs avaient un nouvel objectif : 1 kilomètre (0,62 mile), d'où le nouveau nom d'OceanOneK.

L'équipe a changé le corps du robot en utilisant une mousse spéciale qui comprend des microsphères de verre pour augmenter la flottabilité et combattre les pressions de 1 000 mètres - plus de 100 fois ce que les humains subissent au niveau de la mer.

Les chercheurs ont amélioré les bras du robot avec un mécanisme à huile et à ressort qui empêche la compression lorsqu'il descend vers les profondeurs de l'océan. OceanOneK a également deux nouveaux types de mains et un mouvement accru des bras et de la tête.

Le projet s'accompagne de défis qu'il n'a jamais vus dans aucun autre système, a déclaré Wesley Guo, doctorant à la Stanford's School of Engineering. "Cela nécessite beaucoup de réflexion originale pour que ces solutions fonctionnent."

L'équipe a utilisé la piscine de loisirs de Stanford pour tester le robot et effectuer des expériences, telles que le transport d'une caméra vidéo sur une perche et la collecte d'objets. Puis vint le test ultime pour OceanOneK.

Une tournée méditerranéenne qui a commencé en 2021 a vu OceanOneK plonger à ces profondeurs successives : 406 pieds (124 mètres) jusqu'au sous-marin, 1 095 pieds (334 mètres) jusqu'aux restes du navire romain et finalement 0,5 mille (852 mètres) pour prouver qu'il a la capacité de plongée à près de 1 kilomètre. Mais ce n'était pas sans problèmes.

Guo et un autre doctorant de Stanford, Adrian Piedra, ont dû fixer l'un des bras handicapés du robot sur le pont de leur bateau la nuit pendant une tempête.

"Pour moi, le robot est en gestation depuis huit ans", a déclaré Piedra. "Vous devez comprendre comment chaque partie de ce robot fonctionne - quelles sont toutes les choses qui peuvent mal tourner, et les choses tournent toujours mal. C'est donc toujours comme un casse-tête. Pouvoir plonger profondément dans l'océan et explorer certaines épaves qui n'auraient jamais été vues d'aussi près sont très gratifiantes."

Lors de la plongée profonde d'OceanOneK en février, les membres de l'équipe ont découvert que le robot ne pouvait pas monter lorsqu'ils se sont arrêtés pour une vérification du propulseur. Les flottaisons sur la ligne de communication et la ligne électrique s'étaient effondrées, provoquant l'empilement de la ligne au-dessus du robot.

Ils ont réussi à prendre le relais et la descente d'OceanOneK a été un succès. Il a déposé un marqueur commémoratif sur le fond marin qui se lit comme suit : "Le premier contact d'un robot avec les fonds marins profonds / Un vaste nouveau monde à explorer pour les humains".

Des bouteilles de vin non ouvertes encore à bord d'un navire royal 340 ans après son naufrage

Khatib, professeur d'informatique, a qualifié l'expérience de "voyage incroyable". "C'est la première fois qu'un robot est capable d'aller à une telle profondeur, d'interagir avec l'environnement et de permettre à l'opérateur humain de ressentir cet environnement", a-t-il déclaré.

En juillet, l'équipe a revisité le navire romain et le Crispi. Alors que le premier a pratiquement disparu, sa cargaison reste éparpillée sur le fond marin, a déclaré Khatib. Sur le site du navire romain, OceanOneK a réussi à collecter des vases et des lampes à huile antiques, qui portent toujours le nom de leur fabricant.

Le robot a soigneusement placé une caméra à flèche à l'intérieur de la coque fracturée du Crispi pour capturer une vidéo des coraux et des formations de rouille pendant que les bactéries se régalent du fer du navire.

"Nous allons jusqu'en France pour l'expédition, et là, entourés d'une équipe beaucoup plus nombreuse, venant d'horizons très divers, vous vous rendez compte que le morceau de ce robot sur lequel vous avez travaillé à Stanford fait en fait partie de quelque chose de beaucoup plus grand », a déclaré Piedra.

"Vous avez une idée de l'importance de cela, de la nouveauté et de l'importance de la plongée, et de ce que cela signifie pour la science en général."

Le projet né d'une idée en 2014 a un long avenir d'expéditions planifiées vers des villes sous-marines perdues, des récifs coralliens et des épaves profondes. Les innovations d'OceanOneK jettent également les bases de projets d'ingénierie sous-marine plus sûrs tels que la réparation de bateaux, de jetées et de pipelines.

Rencontrez l'explorateur qui pourrait être le premier à rechercher la vie dans les grottes martiennes

Une mission à venir explorera un bateau à vapeur coulé dans le lac Titicaca à la frontière du Pérou et de la Bolivie.

Mais Khatib et son équipe ont des rêves encore plus grands pour le projet : l'espace.

Khatib a déclaré que l'Agence spatiale européenne avait manifesté son intérêt pour le robot. Un dispositif haptique à bord de la Station spatiale internationale permettrait aux astronautes d'interagir avec le robot.

"Ils peuvent interagir avec le robot au plus profond de l'eau", a déclaré Khatib, "et ce serait incroyable car cela simulerait la tâche de faire cela sur une autre planète ou une autre lune."