La nouvelle navigation par IA évite les accidents dans l’espace

La nouvelle navigation par IA évite les plantages

Diplômé en ingénierie de l’Université de Cincinnati, Himadri Pandey détient une maquette de cube satellite dans un laboratoire UC dans le cadre d’un club étudiant appelé UC CubeCats. Les ingénieurs d’UC développent des systèmes d’évitement de collision qui aideront un jour des robots autonomes à entretenir, assembler ou fabriquer des satellites en orbite. Crédit : Lisa Britton/UC Creative

Comment appelle-t-on un satellite en panne ?

Aujourd’hui, c’est un morceau de déchets spatiaux dangereux de plusieurs millions de dollars.

Mais un nouveau système anti-collision développé par des étudiants de l’Université de Cincinnati rapproche les ingénieurs du développement de robots capables de réparer des satellites ou des engins spatiaux en orbite.

Daegyun Choi et Anirudh Chhabra, doctorants au Collège d’ingénierie et de sciences appliquées de l’UC, ont présenté leur projet au Forum et exposition sur la science et la technologie en janvier à San Diego, en Californie. Organisée par l’American Institute of Aeronautics and Astronautics, il s’agit de la plus grande conférence d’ingénierie aérospatiale au monde.

“Nous devons fournir un algorithme d’évitement de collision fiable qui fonctionne en temps réel pour que les systèmes autonomes puissent effectuer une mission en toute sécurité. Nous avons donc proposé un nouveau système d’évitement de collision utilisant une intelligence artificielle explicable”, a déclaré Choi.

Il travaille sur des projets similaires à l’UC depuis deux ans, publiant trois articles dans des revues à comité de lecture basés sur les nouveaux algorithmes de Choi.

Les chercheurs de l’UC ont testé leur système dans des simulations, d’abord en déployant des robots dans un espace bidimensionnel. Leur champ de bataille numérique préféré ? Un supermarché virtuel où plusieurs robots autonomes doivent naviguer en toute sécurité dans les allées pour aider les acheteurs et les employés.

“Ce scénario présente bon nombre des mêmes obstacles et surprises qu’une voiture autonome voit sur la route”, a déclaré le co-auteur de l’étude et professeur adjoint à l’UC, Donghoon Kim.

“Nous pouvons y voir des comportements humains inattendus et apprendre à quel point nous pouvons réellement prédire leurs mouvements de suivi”, a déclaré Kim. “De même, nous pouvons tester comment nous pouvons faire fonctionner ces plates-formes robotiques de manière autonome sans provoquer de collisions.”

Les étudiants ont construit un prototype pour la conception et les tests avec les professeurs du Collège de design, d’architecture, d’art et de planification de l’UC et prévoient de le tester dans des conditions de laboratoire.

Mais le système d’évitement de collision fonctionne aussi bien dans un espace tridimensionnel pour les drones ou les voitures volantes. Les étudiants de l’UC ont présenté leur projet en trois dimensions lors de la conférence SciTech.

La nouvelle navigation par IA évite les plantages

La NASA lance le télescope spatial Webb. Les ingénieurs de l’Université de Cincinnati développent de nouveaux systèmes de navigation pour aider les robots à effectuer des réparations ou à entretenir des satellites en orbite en toute sécurité. Crédit : Bill Ingalls/NASA

Ils prévoient de l’appliquer à l’environnement sans doute plus délicat de l’apesanteur dans le vide sans friction de l’espace. Si un robot autonome heurte accidentellement un satellite qu’il a l’intention de réparer, la collision peut rendre le robot, le satellite ou les deux complètement incontrôlables.

“Si vous fournissez une petite quantité d’informations, le robot avancera pour toujours”, a déclaré Kim. “L’environnement est vraiment différent, donc le contrôle est essentiel. En même temps, nous aimerions déployer plusieurs engins spatiaux pour soutenir une mission de réparation de satellite.”

Les ingénieurs envisagent de déployer plusieurs robots autonomes pour travailler sur des tâches coordonnées telles que la réparation, la maintenance ou l’assemblage.

“L’évitement des collisions est fondamental pour effectuer des tâches coordonnées, mais ce n’est pas si simple”, a déclaré Kim.

Le département d’ingénierie aérospatiale et d’ingénierie mécanique de l’UC fait partie des nombreux leaders universitaires, gouvernementaux et industriels travaillant sur ce problème connu sous le nom d’entretien, d’assemblage et de fabrication en orbite. Ces innovations promettent de prolonger la durée de vie des satellites, d’effectuer des réparations critiques sur les télescopes ou d’améliorer la faisabilité de l’exploration interplanétaire.

Les satellites représentent environ un tiers de l’économie spatiale mondiale de 371 milliards de dollars, selon le cabinet d’analyse de l’industrie BryceTech.

“Ce travail est l’un des sujets brûlants en ce moment”, a déclaré Kim. “La première étape consiste à éviter les collisions lors du déploiement de plusieurs agents dans un espace désigné.”

Le système d’UC repose sur un type d’intelligence artificielle appelée IA explicable. Il utilise la logique floue, un système qui repose sur des degrés de vérité plutôt que sur un vrai ou un faux binaire. Le système permet aux ingénieurs de comprendre la relation entre les entrées et les sorties grâce à des règles observées.

“L’intelligence artificielle a été appliquée dans de nombreux endroits différents, mais pas beaucoup dans l’ingénierie aérospatiale. C’est parce que l’ingénierie aérospatiale est très conservatrice”, a déclaré Kim.

Mais Kim a déclaré que cela changerait probablement à mesure que la technologie comme le système anti-collision que lui et ses étudiants développent devient plus éprouvée.

“L’IA émergente est informée par la physique plutôt que de s’appuyer uniquement sur les données”, a déclaré Kim. “Si nous connaissons le comportement physique, nous pouvons l’utiliser ainsi que les données afin d’obtenir des informations plus significatives et un modèle d’IA fiable.”


L’algorithme aide les robots à éviter les obstacles sur leur chemin


Plus d’information:
Daegyun Choi et al, Évitement des collisions de véhicules aériens sans pilote à l’aide d’un champ potentiel amélioré assisté par un système d’inférence floue, Forum AIAA SCITECH 2022 (2022). DOI : 10.2514/6.2022-0272

Fourni par l’Université de Cincinnati

Citation: La nouvelle navigation par IA empêche les accidents dans l’espace (18 janvier 2022) récupéré le 18 janvier 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-01-ai-space.html

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