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

Les technologies numériques sont fréquemment utilisées pour enregistrer et cartographier notre patrimoine culturel, ce qui favorise la recherche, 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 en utilisant un scanner laser 3D statique. Ce système fonctionne pour de nombreux sites, mais pas pour tous.

Le projet ROVINA a cherché à remédier à cette limitation en exploitant les progrès réalisés dans la technologie 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 numérique robotique et d'en améliorer la précision, la fiabilité et l'autonomie.

Construire un système robotique entièrement nouveau

Pour obtenir une cartographie de qualité, un comportement autonome, un rendu réaliste, etc. l'équipe de ROVINA a dû créer un tout 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 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 s'est heurtée à des obstacles pour l'interprétation des scènes, tels qu'un éclairage déficient. Les contraintes liées aux communications avec le robot ont rendu la situation 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, de la reconstruction et de la cartographie 3D, de la détection d'objet et de l'apprentissage 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 middleware. 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 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. Le traitement des données 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 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, 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 de budget et de temps. Le logiciel étant capable de s'adapter à des capteurs 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 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 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 de haute précision, une tâche qui nécessite aujourd'hui beaucoup d'efforts et de moyens."


Pour plus d'information voir:projet ROVINA