Les fonds sous-marins, nouvel horizon de la robotique ?

Le mystère des abysses n’est plus un … secret. Alors qu’ils occupent 70 % de la surface de la planète, les mers et les océans restent l’un des derniers territoires que l’homme n’ait pas encore foulés (la superficie des grands fonds explorée de visu correspondrait à peine à la surface d'une ville comme Paris intra-muros), alors que leur exploration (et exploitation) permettrait, soutiennent les scientifiques, de répondre à des enjeux majeurs (raréfaction des ressources terrestres, minerais et pétrole, changement climatique …).

Les raisons de cette méconnaissance sont, elles, bien connues. En termes d’hostilité, le milieu sous-marin n’a d’autre rival que l’espace. Il est au moins aussi difficile d’accès et tout aussi agressif. Les pressions deviennent rapidement extrêmes (plusieurs centaines de bars). La corrosion attaque (salinité). Les communications y sont complexes (là, les systèmes de positionnement satellitaires, GPS, Galileo, n’ont pas cours…).

Pour autant, les progrès technologiques dans le stockage des énergies, l’avènement du numérique (big data, internet des objets, intelligence artificielle…), la performance accrue des capteurs embarqués, les avancées en matière de transmission acoustique sous-marine, qui contribuent à rendre les robots plus autonomes, plus interactifs et intelligents dans l’analyse de données complexes ou massives …permettent d’envisager de nombreux développements.

L'Épaulard, le premier robot autonome développé dans les années 80 par ECA pour l'Ifremer.

Appréhendé des sciences aux usages

Faire l’état de l’art, de la recherche aux marchés, sur un écosystème en train de se construire en vue de rapprocher laboratoires de recherche, PME, grands comptes, fonds d’investissement et acteurs institutionnels, c’est la raison d’être de ce format « Rendez-vous de l’Innovation et de l’Industrie », organisé par la CCI Marseille Provence, avec Aix-Marseille Provence Métropole et le Technopole Marseille Provence Château-Gombert, cette fois sur les interventions en milieu marin via la robotique.

Un des rares domaines de la robotique où la France, qui a tardé à prendre le train de la robotisation, pourrait avoir des arguments à fourbir (haut niveau de recherche notamment dans l’étude des fonds marins à grande profondeur, présence de leaders et/ou sociétés spécialisées dans la réalisation de systèmes robotique complexes comme ECA, qui développa dans les années 80 l’Épaulard, le premier robot autonome, ou Cybernetix, Subsea-Tech, Powersea, Comex… Au demeurant, toutes positionnées dans la région Provence-Alpes-Côte d’Azur.

« Il est assez naturel que nous briguions un positionnement sur ces sujets. Nous sommes sur un territoire pionnier dans les activités marines et sous-marines. Les centres de recherche, les entreprises industrielles et de services ainsi que les centres de formation en lien avec l'exploitation et l'exploration des mers y sont particulièrement bien représentés », place d’emblée Luc Frison, élu à la CCI Marseille Provence qui estime que tous les « ingrédients sont là » pour que ce territoire fasse de la robotique marine ou sous-marine une de ses spécialités.


« Ces sujets complexes appellent les partenariats : entre chercheurs, entre recherche et industrie, entre leaders et PME ou start-up. Nous avons la chance d’avoir sur ce territoire la présence de grands donneurs d’ordres prêts, ou du moins, ouverts à intégrer les technologies développées », poursuit le directeur général de SRMI (groupe industriel Ponticelli Martin Mécanique), qui y voit des opportunités d’interactions avec d’autres filières fortes du territoire (énergies, numérique, aéronautique, eau et environnement, tourisme...) voire à (r)accrocher à des projets structurants, tels l’éolien offshore flottant ou Henri-Fabre, où se profile la mécanique du futur.

En attendant tout reste à faire ...

Ou presque, et ce, même si les robots sous-marins sont au moins contemporains des premiers pas sur la lune. Nulle surprise, ce sont les militaires qui, les premiers, ont essayé de conquérir les fonds sous-marins avec le développement des sous-marins, habités et armés, pour la détection de mines sous-marines (dès les années 70).

Depuis, les applications se sont bien élargies, mais se limitent encore à des missions de surveillance et d’inspectionaux pour les usages scientifiques de l’océanologie, de l’industrie offshore ou de la sécurité civile (la plus médiatisée) : détecter des pollutions marines, cartographier la faune et la flore, étudier les courants marins, surveiller des ouvrages, inspecter ou poser des câbles, prévenir des actes de sabotage, recherche les boîtes noires d’avions abîmés en mer (le célèbre vol AF 447 Rio-Paris ou Sharm El-Cheikh)…

Depuis, aussi, les appareils, qui restent des machines savantes et complexes, se sont sophistiquées mais il reste quelques verrous technologiques à lever, notamment dans le stockage d’énergie (capter l'énergie là où elle se trouve), l’autonomie décisionnelle (capacité à prendre des décisions, y compris à partir d’informations incomplètes, ce qui suppose d’améliorer des notions comme sa perception, sa capacité d’évitement d’obstacle…) et la communication en temps réel.

Iadys ou le robot-dépollueur qui rentre dans le coffre d'une voiture

« Historiquement, les véhicules sous-marins étaient de taille importante, embarquant tout un tas de capteurs et d’actionnements. Ces solutions présentaient des coûts d’utilisation élevés et apportaient peu de flexibilité. C’est pour cela que l’on s’oriente de plus en plus vers des robots plus petits et plus spécialisés, qui embarquent un seul ou deux capteurs », explique Nicolas Carlesi.

Titulaire d'un doctorat en robotique et intelligence artificielle dans le domaine sous-marin, le chercheur a créé, il y a un an à Aubagne, sa société, Iadys, qui conçoit et fabrique des solutions robotiques et systèmes intelligents embarqués pour la dépollution des zones aquatiques. « On a terminé en septembre le prototype d’un véhicule ultraléger, entre 10 et 16 kg (avec ou sans les batteries), compacte (il rentre dans le coffre d’une voiture), et flexible (trois dispositifs peuvent être adaptés en fonction du déchet à collecter, pour les macro déchets, des pollutions hydrocarbures jusqu’à des nappes plus épaisses) », explique-t-il.

« Il faut savoir que les solutions existantes sont plutôt basées sur des gros véhicules capables de ramasser plusieurs types de déchets en même temps. Malheureusement, ils sont onéreux à l’achat et à l’exploitation, et surtout ils ne permettent pas de collecter les pollutions là où elles se trouvent, dans les ports, zones exiguës et difficiles d’accès ».

Commercialisé à partir d’avril 2018, l’engin, qui a fait l’objet de plusieurs démonstrations dans de plusieurs ports méditerranéens, sera vendu avec le hardware et le software, qui permettront à ces robots (le prototype est aujourd’hui télé-opéré) d’être autonomes et de collaborer entre eux.

Pour le doctorant, qui a fait sa thèse sur la communication entre engins, l’autonomie mais surtout la coopération entre les véhicules sont les deux problématiques qui bloquent les robots intervenant en milieu marin.

« Le fait de les opérer en flottilles permet de les étendre à des zones plus larges. Or, en environnement sous-marin, la communication entre robots est particulièrement difficile à effectuer. La contribution de ma thèse a été d’apporter une structure organisationnelle qui permette de spécifier et simplifier les interactions entre véhicules sous-marins qui peuvent être de nature très hétérogène », défend-il.

Subsea Tech : le mariage du drone du robot

La multiplication des usages en mer aidant, apparaissent des technologies de plus en plus abouties. Certaines couplent plusieurs technologies pour tendre vers des appareils, légers, compacts, peu coûteux, capables de fonctionner dans l’air, à la surface de la mer et de traiter des masses de données. D’autres évoluent vers des robots « humanoïdes » qui restituent au pilote une sensibilité proche du sens du toucher. « Une manipulation plus fine et dextre (pour dextérité) qui augmente significativement l’efficacité de l’opérateur mais aussi sa sécurité », dira Michael Gobin de Cybernetix.

« On a eu l’idée en 2015 de combiner drones et robots pour concevoir un catamaran de 5,8 m de long de façon à ce qu’il puisse rentrer dans un conteneur 20 pieds, avec une capacité d’autonomie de 3 jours en mission réelle et 7 jours en survie, auquel on a associé la technologie d’un robot sous-marin capable d’intervenir à 500 m de profondeur, très compact (une quarantaine de kg) mais avec une vitesse propulsive qui lui permet de tenir dans des courants supérieurs à 4 nœuds », détaille Yves Chardard, président de Subsea Tech.  

Basée à l’Estaque, la société créée en 2005 (2,3 M€ de CA, 23 employés, 35 % de son budget à la R&D) proposait jusqu'à présent deux types de machines, des drones de surface sous la forme de mini-catamarans (entre 10 et 80 kg), avec une portée maximale de 3 km, et des robots sous-marins de moins de 7 kg, capables d’atteindre les 150 m de profondeur, notamment pour effectuer des missions hors du commun (exemple, les ouvrages d’art).

Elle a décidé récemment de conjuguer les deux pour faire des inspections aquatiques et subaquatiques. « Après avoir longtemps fait du côtier, on se développe sur l’offshore et avec cette machine, on vise l’inspection des fermes éoliennes. Il y a un vrai besoin pour des systèmes à la mer automatisés dans la perspective des installations renouvelables à la mer », explique le dirigeant, qui a travaillé dans deux des sociétés référentes dans le secteur, Comex et Cybernetix.

Pour offrir une capacité d’inspection en un seul système intégré, depuis la fondation jusqu'aux pâles, la société marseillaise a identifié les partenaires techniques qui pourraient assurer la partie la partie aérienne des infrastructures. 

Pourquoi utiliser des robots pour ce genre d’opération ? « La sécurité des opérateurs, répond Yves Chardard. Car vous n’avez plus d’hommes ni sur l’eau, ni sous l’eau. Notre engins, de 6 m de long et de 1,2 tonne, est peu agressifpour les structures sur lesquelles il va s’accrocher. Il consomme entre 50 et 100 litres de fioul/jour. Il est transportable en conteneur et facile à déplacer d’un site à l’autre. Enfin, il présente un coût opérationnel à moins de 10 K€. Très loin d’un navire classique avec plongeurs ».

« Véritable prolongement du bras de l’homme »

« Doté de six axes 6 articulations, 7 fonctions et d’un retour d’effort, une technologie qui permet au téléopérateur en surface de ressentir tous les efforts, Maestro se meut pratiquement comme le bras d’un homme », illustre Michael Gobin, responsable innovation chez Cybernetix (130 personnes réparties entre Marseille, où est basé le siège, et Compiègne).

Fondée en 1985 avec le soutien de deux actionnaires principaux, dont la Marseillaise Comex, la société marseillaise a été intégrée à Technip à l’issue de son rachat puis est devenue TechnipFMC suite à la fusion des deux entités.

Fruit de 10 ans de R&D avec CEA et l’Ifremer, Maestro est principalement utilisé à ce jour pour le démantèlement de cellules nucléaires.

« La supervision et la commande se font grâce à un logiciel qui va non seulement permettre de piloter le bras mais aussi superviser les opérations robotiques avec une vision en temps réel des opérations grâce à système de réalité virtuelle. Il bénéficie en outre d’un mode de pilotage dit cartésien, qui économise la partie contraignante des calculs par l’opérateur. Avec Maestro, il suffit de pointer la zone où vous voulez aller et le logiciel va calculer les déplacements à faire sur les axes », vend le responsable innovation, qui a soumis son objet aux bancs de 190 tests.

Les essais ont démontré que « les tâches courantes sont parfaitement réalisables avec une réduction des efforts d’un facteur de 5 à 10 et le temps de réalisation de 20 % », assure le responsable innovation.

Un premier prototype du système, destiné au marché pétrolier et gazier, a été déployé sur le projet ultra-offshore Kaombo de Total au large des côtes angolaises et à 1 950 m de profondeur.

EDF : « On a besoin de vous »

« On a besoin de vous », interpelle Vincent Lambert, directeur de l’agence Durance Méditerranée d’ « Une Rivière Un Territoire ». « On a beaucoup parlé de solutions, mais moi, je suis là pour vous parler de mes besoins multiples ». L’entité d’EDF, qui a pour vocation de « développer des projets nouveaux sur des problématiques qui intéressent EDF et de le faire en partenariat avec des entreprises, si possible en local et en région », a des « problématiques » notamment au sujet des inspections de ses barrages, galeries et conduites forcées.  

« Elles sont aujourd’hui réalisés en vidangeant les conduites, ce qui coûte cher. La principale difficulté tient à la longueur de ces galeries, jusqu’à des dizaines de km » expose celui qui fut détaché par EDF pendant quelques années pour piloter Inovsys, la « Plateforme mutualisée d'innovation » opérant au sein du projet Henri-Fabre sur les technologies industrielles du futur.

« Nous avons des problématiques sur les vecteurs, l’acquisition de données car l’eau est souvent trouble, et sur la partie diagnostic », liste le directeur de l’agence, qui sollicite les entreprises pour les dernières marches à gravir. Avant de désamorcer : « cette dernière étape suppose des développements. Donc, il faut s’engager dans une logique partenariale ». Comprendre : partage les risques et coûts...

Un Technoport pour les industriels de l’offshore ?

« Tout ce que j’entends me confirme dans l’option que nous avons prise », conclue Olivier Latil d’Albertas, à la tête de la direction des projets structurants, de l’industrie et des zones d’activité au sein de Aix-Marseille Provence Métropole.

La collectivité planche sur un projet de « Technoport », une offre technique et tertiaire qui corresponde aux caractéristiques techniques « spécifiques » des industriels de l’offshore et des activités sous-marines. « Cette offre doit permettre de consolider le fort potentiel des activités offshore et sous-marines de PACA, qui est la deuxième région en France pour ces activités-là et vous venez d’en faire la démonstration ».

Spécifiques ? « Oui car il faut que cette plateforme soit en zone mitoyenne du port de Marseille, ait des terre-pleins bords à quai, des quais avec des tirants d’eau jusqu’à 5 m, des locaux d’activités destinés à la production, l’assemblage ou l’entreposage, des accès poids lourds efficients, des possibilités de mutualisation de quais, un site sécurisé, éventuellement classé Défense, une accessibilité routière, autoroutière immédiate… », liste Oliver Latil d’Albertas, ajoutant avec toute la prudence nécessaire « une offre qui s’articule avec celle du Technopôle de la Mer à Toulon et qui entrera en synergies avec la montée en puissance de la réparation navale, à Marseille et à La Ciotat ».

Deux terrains de jeu

Pour l’heure, plusieurs hypothèses « spatiales » sont étudiées. L’une, au nord de Marseille, sur le port de pêche de Saumaty, où la métropole est titulaire d’une AOT (occupation temporaire) de la part GPMM. La métropole étudie en outre, « avec la Ville de Marseille si des terrains peuvent être mobilisés sur le site de La Lave ».

« On a testé "ce produit" auprès de 11 industriels - Bourbon, Subsea Services, Cybernetix (Technip), Comex, Subsea Tech, Bardot, Copetech, Mobilis, Kietta, Jifma, Ecasc - et du Centre National de plongée - sécurité civile, qui nous ont confirmé l’intérêt qu’il portait à une offre industrielle et spatiale de ce type ».

Une fois les arbitrages effectués entre les différentes hypothèses, « on donnera la concession de travaux notre aménageur Soleam pour la reconversion du site de Saumaty ».

Le temps de l’aménageur n’étant pas celui de l’entreprise – la concrétisation d’un tel programme peut demander deux à trois ans – « on aura un package d’offres temporaires ou de court terme sur les deux sites de façon à installer rapidement des industriels en attendant le déploiement du système global ».

--- Adeline Descamps ---