Thèse :
Exploration d'une zone sous-marine étendue par des robots autonomes

Sujet

Cette thèse porte sur un groupe de n robots sous-marins autonomes à bas coût ayant pour mission d'explorer une étendue relativement importante du fond de l'océan. Les robots ne seront pas autorisés à faire surface (sauf au début et à la fin de la mission) et devront s'organiser d'eux-mêmes pour explorer la zone sans se perdre au fur et à mesure de leur exploration. Le principal objectif du groupe de robots sera de construire une représentation aussi complète que possible de la zone à explorer (images sonar ou visuelles, mosaïque sans trous). Pour y parvenir, il faudra limiter au maximum la dérive liée à l'algorithme de localisation en dead-reckoning. Cette dérive risque d'être particulièrement importante dans le cas de robots sous-marins à bas coûts, qui ne sont en général pas équipés de loch-dopplers (pour la mesure de vitesse) et de centrales inertielles très précises.

Cependant, la dérive peut être limitée théoriquement par une technique de SLAM (cartographie et localisation simultanées). Le fond de la mer n'étant pas structuré, il est particulièrement difficile de détecter automatiquement des amers fiables permettant de faire du SLAM. Nous proposons donc d'utiliser certains robots de la meute comme ancres. Les autres robots seront appelés explorateurs. Pour des raisons de sécurité, les ancres ne seront pas en contact physique avec le fond, ils seront maintenus en station par un algorithme de stabilisation à partir de l'image de la caméra de chaque ancre. Pour pouvoir explorer correctement une grande zone sous-marine, les ancres et explorateurs changeront de rôle alternativement selon l'évolution de la mission. Cette stratégie d'exploration est appelée une stratégie pas-à-pas, où chaque pas correspond à une position d'ancrage. Dans un contexte sous-marin, on peut supposer que les robots mesurent leurs distances entre eux par acoustique (par mesure de temps de vol). Avec cette technique, la dérive de localisation au cours du temps devrait rester limitée.

L'objectif de la thèse est de développer des méthodes de contrôle et d'estimation permettant d'effectuer une cartographie fiable et précise en utilisant la stratégie proposée.