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 autour des sites d’épaves fragiles.
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 permet à la personne de ressentir la résistance de l’eau, ainsi que les contours des artefacts.
Les capacités tactiles et visuelles 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 spécialiste de la robotique 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, le 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 nommé Le Protect.
Le Crispi se trouve à environ 500 mètres (1 640 pieds) sous la surface de la mer Méditerranée.
“Vous vous approchez très près de cette structure étonnante, et quelque chose d’étonnant se produit lorsque vous la touchez : vous la ressentez vraiment”, a déclaré Khatib, professeur Weichai à la Stanford School of Engineering et directeur du Stanford Robotics Laboratory.
“Je n’ai 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 toute nouvelle façon.
Création d’un robot sous-marin
Le défi dans la création d’OceanOneK et de son prédécesseur, OceanOne, était de construire un robot capable de résister à un environnement sous-marin et à l’immense pression à différentes profondeurs, a déclaré Khatib.
Le robot a récupéré un vase de la taille d’un pamplemousse, et Khatib a ressenti les sensations dans ses mains alors qu’OceanOne touchait le vase avant de le placer dans un panier de récupération.
L’idée d’OceanOne est née 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 d’aussi proche que 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 avec quelle précaution il doit manipuler un objet sans le casser, comme des coraux ou des artefacts érodés 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.
Bien qu’OceanOne ait été 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 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 lutter contre 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 ressort et à huile qui empêche la compression lorsqu’il descend dans les profondeurs de l’océan. OceanOneK a également obtenu 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 School of Engineering. “Beaucoup de réflexion innovante est nécessaire pour que ces solutions fonctionnent.”
L’équipe a utilisé la piscine récréative de Stanford pour tester le robot et effectuer des expériences, telles que transporter une caméra vidéo dans un enclos et collecter des objets. Puis vint le test ultime pour OceanOneK.
plongées profondes
Lors d’un tour de la Méditerranée à partir de 2021, OceanOneK a plongé à ces profondeurs successives : 406 pieds (124 mètres) jusqu’au sous-marin, 1 095 pieds (334 mètres) jusqu’aux restes du navire romain, et enfin 0,5 miles (852 mètres) jusqu’à prouver que vous en avez la capacité. plongée presque 1 kilomètre. Mais ce n’était pas sans problèmes.
Guo et un autre doctorant de Stanford, Adrian Piedra, ont dû réparer l’un des bras handicapés du robot sur le pont de leur bateau pendant la nuit pendant une tempête.
“Pour moi, le robot a mis huit ans à se fabriquer”, 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 des épaves qui n’aurait jamais été vu de si près est très gratifiant.
Lors de la plongée profonde d’OceanOneK en février, les membres de l’équipe ont découvert que le rover était incapable de remonter lorsqu’ils se sont arrêtés pour vérifier le propulseur. Les flotteurs sur la ligne de communication et la ligne électrique s’étaient effondrés, provoquant l’empilement de la ligne au-dessus du robot.
Ils ont su prendre le relais et la descente d’OceanOneK a été un succès. Il a laissé un marqueur commémoratif sur le fond marin qui se lit comme suit : “Le premier contact d’un robot sur les fonds marins profonds / Un vaste nouveau monde à explorer pour les humains.”
Khatib, professeur d’informatique, a qualifié l’expérience de “voyage incroyable”. “C’est la première fois qu’un robot est capable d’aller aussi loin, 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 d’anciens vases et lampes à huile, qui portent toujours le nom de leur fabricant.
Le robot a soigneusement placé une caméra à flèche à l’intérieur de la coque fracturée de Crispi pour capturer une vidéo des formations de coraux et de rouille alors que les bactéries se régalent du fer du navire.
“Nous allons jusqu’en France pour l’expédition, et là, entouré d’une équipe beaucoup plus importante, 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 l’immersion, et de ce que cela signifie pour la science en général.”
Un avenir prometteur
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 navires, de quais et de pipelines.
Une prochaine mission explorera un bateau à vapeur coulé sur 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 sur une autre lune.”