Des chercheurs démontrent la technologie d’autonomie des drones au hackathon EnRicH 2021

SwRI a démontré avec succès la technologie d'autonomie des drones au hackathon EnRicH 2021

Un drone utilisant un logiciel d’autonomie développé par le Southwest Research Institute a navigué dans une installation nucléaire inexploitable, lors du hackathon EnRicH d’octobre 2021. À l’aide de données LIDAR et d’algorithmes d’exploration, SwRI a construit une carte de l’installation d’essai en localisant et en cartographiant simultanément l’environnement. Crédit : SwRI

Au cours du hackathon européen de robotique EnRicH 2021, le système d’aéronef sans pilote (UAS) du Southwest Research Institute a exploré et cartographié l’intérieur d’une centrale nucléaire, détectant des sources de rayonnement, de manière autonome sans l’aide d’un pilote humain. La technologie UAS, ou drone, de SwRI peut potentiellement aider à des missions de recherche et de sauvetage vitales et à des inspections dangereuses dans des installations et infrastructures industrielles à la suite de catastrophes naturelles et d’autres incidents.

Le hackathon a eu lieu du 4 au 8 octobre dans la centrale nucléaire autrichienne de Zwentendorf, la seule installation nucléaire qui a été complètement construite mais jamais activée. L’usine de réacteurs à eau bouillante inexploitable sert de terrain d’entraînement pour se préparer aux incidents radiologiques et nucléaires et aux scénarios de catastrophe.

« Les drones et les robots au sol d’aujourd’hui nécessitent généralement beaucoup de la part d’un opérateur humain », a déclaré Eric Thorn, directeur de l’équipe de recherche UAS de SwRI. « L’autonomie que nous avons démontrée a le potentiel de réduire considérablement le fardeau des opérateurs humains, permettant aux systèmes robotiques d’agir de manière indépendante et de fonctionner eux-mêmes. »

Développée et testée grâce à des recherches financées en interne, la technologie de SwRI combine de nouveaux algorithmes avec des capteurs de vision par ordinateur pour permettre aux drones d’explorer et de cartographier de manière autonome des environnements auparavant inconnus.

« Nous avons développé une pile à autonomie complète qui peut être associée à une variété de capteurs et de plates-formes UAS pour effectuer des missions critiques », a déclaré Thorn.

L’entrée EnRicH de SwRI comprenait un drone à quatre axes équipé de plusieurs capteurs : détection et télémétrie par la lumière (LIDAR), une caméra de temps de vol et des détecteurs de rayonnement. L’équipe a utilisé à la fois des processeurs sur drone et un traitement au sol pour effectuer la localisation et la cartographie simultanées (SLAM), l’exploration, la prise de décision, le pilote automatique, l’analyse de vision par ordinateur, la détection et d’autres tâches.

SwRI a démontré avec succès la technologie d'autonomie des drones au hackathon EnRicH 2021

De gauche à droite, le drone SwRI plane à côté d’une grue orange utilisée pour abaisser les barres de combustible dans une enceinte de confinement primaire. Au milieu, une image LIDAR montre le point de vue du drone alors qu’il survole l’entrée de l’enceinte de confinement (cercle bleu/vert) et la grue (rectangle orange). Le rectangle sombre en bas à droite est un puits de ventilation. À droite, le drone a volé dans le puits de ventilation, parcourant 40 pieds verticalement jusqu’à la zone abritant la grue. Un détecteur de rayonnement à bord du drone a identifié le cobalt-60, un radio-isotope, dans un tuyau rouge situé dans le puits. Crédit : SwRI

À l’aide d’algorithmes et d’outils de modélisation, la technologie cartographie en temps réel la topographie spatiale des structures internes et des espaces ouverts. En fusionnant les données de capteurs de vision par ordinateur, la technologie trace des itinéraires au fur et à mesure qu’elle explore de nouveaux emplacements. Des techniques de perception pour détecter des personnes, des véhicules et d’autres objets sont également disponibles sur la base des réseaux de neurones convolutifs (CNN).

« Nous avons fait la démonstration de notre planificateur exploratoire, qui permet au système de cartographier et de parcourir de nouveaux espaces sans l’aide d’opérateurs humains, qui a bien fonctionné malgré un environnement difficile », a déclaré Chris Bang, responsable du programme SwRI de la division des systèmes intelligents. « Le planificateur exploratoire fait ses preuves dans les environnements artificiels et dans les environnements naturels tels que les grottes. »

Au cours du hackathon EnRicH, le drone a détecté de manière autonome deux sources de cobalt-60, un radio-isotope, cachés à des endroits séparés dans le cadre d’un défi pré-planifié. Les participants n’avaient aucune information préalable sur l’installation ou les défis d’exploration créés par un panel de juges.

« Le planificateur a fait preuve d’une flexibilité robuste, fonctionnant habilement dans des environnements auparavant inconnus », a ajouté Bang. « Il a prouvé sa capacité à s’adapter, à apprendre et à effectuer des tâches en temps réel, ce qui est crucial dans les scénarios de recherche et de sauvetage à temps critique et dangereux. »

SwRI a démontré avec succès la technologie d'autonomie des drones au hackathon EnRicH 2021

Les ingénieurs de SwRI ont utilisé les données du nuage de points LIDAR pour reconstruire une image haute résolution d’une installation qui abrite des turbines électriques à la centrale nucléaire. Les cubes 3D, ou voxels, sur la gauche fournissent des informations spatiales sur l’installation de la turbine. Plusieurs images voxels ont été utilisées pour créer l’image haute résolution des turbines sur la droite. SwRI se spécialise dans les visualisations de données pour identifier les dommages et les dangers potentiels à la suite d’accidents dans les centrales nucléaires et autres installations dangereuses. Crédit : SwRI

La pile d’autonomie de SwRI a été utilisée dans tout, des véhicules terrestres commerciaux et militaires connectés et autonomes aux drones automatisés et aux équipements agricoles intelligents. Il s’appuie sur des outils open source tels que le système d’exploitation de robot (ROS) et des algorithmes d’apprentissage automatique propriétaires et l’intelligence artificielle.


Équipe utilisant des drones avec apprentissage automatique pour automatiser la détection des fuites de méthane


Plus d’information:
Pour plus d’informations, visitez https://www.swri.org/unmanned-aircraft-systems

Fourni par le Southwest Research Institute

Citation: Des chercheurs démontrent la technologie d’autonomie des drones au hackathon EnRicH 2021 (2021, 18 novembre) récupéré le 18 novembre 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-11-drone-autonomy-technology-enrich-hackathon.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. En dehors de toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans l’autorisation écrite. Le contenu est fourni seulement pour information.