Advancing Accessible Underwater Robotics: The Mini-Girona I-AUV at RAMI 2025

L'océan demeure l'une des dernières grandes frontières de l'exploration humaine, pourtant l'envoi de machines pour y travailler est notoirement difficile et coûteux. Pendant des décennies, les robots capables d'effectuer des tâches complexes sous l'eau — comme réparer des tuyaux cassés ou inspecter des structures délicates — ont été soit de simples dispositifs télécommandés nécessitant qu'un humain les dirige constamment, soit de massines machines autonomes coûtant des centaines de milliers de dollars et hors de portée de la plupart des universités et des chercheurs. Cette barrière financière a maintenu la robotique sous-marine avancée entre les mains de quelques institutions riches, ralentissant ainsi le rythme de la découverte et de l'innovation. Le domaine cherche désormais un juste milieu : une machine suffisamment abordable pour une utilisation généralisée, mais assez intelligente pour fonctionner de manière autonome, naviguant dans les profondeurs troubles sans qu'une main humaine ne soit sur un joystick.

Une équipe de chercheurs a franchi une étape significative vers cet objectif avec la création du Mini-Girona, un véhicule sous-marin autonome conçu pour être à la fois accessible et capable. Contrairement aux robots traditionnels en forme de torpille, construits pour la vitesse et les longs trajets, cette nouvelle machine privilégie l'agilité et la capacité de rester en vol stationnaire, ce qui lui permet d'effectuer des travaux délicats à proximité de structures sous-marines. L'équipe a construit le robot en mettant l'accent sur la réduction des coûts, visant un prix d'environ 50 000 $, soit une fraction du coût des véhicules de recherche comparables. Pour y parvenir, ils ont intégré des composants avancés tels qu'un bras robotisé pour saisir des objets, des caméras stéréoscopiques qui agissent comme des yeux humains pour voir en trois dimensions, et des ordinateurs puissants capables d'exécuter l'intelligence artificielle pour aider le robot à prendre ses propres décisions. L'objectif n'était pas seulement de construire un robot moins cher, mais de créer un outil capable de combler le fossé entre les commandes à distance basiques et les plateformes de recherche prohibitives, ouvrant ainsi la porte à davantage d'étudiants et de scientifiques pour expérimenter l'automatisation sous-marine.

Le véritable test de cette conception est survenu lorsque l'équipe a inscrit le Mini-Girona à la compétition RAMI 2025, un événement à enjeux élevés organisé dans la marina de La Spezia, en Italie. La compétition simulait une urgence réelle où des infrastructures sous-marines critiques avaient été endommagées, et les équipes étaient chargées de déployer des robots pour évaluer la situation, localiser un tuyau cassé et effectuer une réparation. Les défis étaient sévères : l'eau était trouble avec une visibilité variant de seulement un à trois mètres, et les robots devaient naviguer dans une zone de 50 par 25 mètres sans intervention humaine. Les tâches exigeaient que les robots trouvent des bouées colorées, suivent une canalisation, identifient des marqueurs de dommages et tournent physiquement une vanne pour arrêter une fuite. C'était un environnement rigoureux conçu pour pousser les limites de ce que les machines autonomes peuvent faire dans le monde réel, loin de la sécurité d'un laboratoire.

Le Mini-Girona a été confronté à des obstacles importants dès le début. Le premier jour de la compétition, des températures élevées ont provoqué la surchauffe de l'électronique interne du robot, perturbant sa capacité à communiquer et à naviguer de manière autonome pendant les deux premiers jours. De plus, des règles de sécurité strictes sur le lieu de l'événement signifiaient que seulement trois des huit membres de l'équipe étaient autorisés à entrer dans la zone de compétition, forçant un petit groupe à gérer des opérations complexes sous une pression immense. Malgré ces revers, la conception sous-jacente du robot s'est avérée résiliente. L'équipe a réussi à faire fonctionner le robot suffisamment bien pour décrocher la deuxième place générale de la compétition. Ils ont excellé spécement dans les tâches nécessitant la vision et l'interaction physique, obtenant les meilleures notes pour leur performance lors de l'inspection du site et de l'exécution de l'intervention.

Le succès du robot reposait largement sur la manière dont il « voyait » et comprenait le monde sous-marin. Au lieu de s'appuyer sur une seule caméra, le Mini-Girona utilisait deux caméras montées côte à côte pour créer une vue tridimensionnelle de son environnement, tout comme la vision binoculaire humaine. Ce système a permis au robot de construire une carte détaillée du fond marin, identifiant des objets tels que des tuyaux, des vannes et des bouées, même dans une faible visibilité. Le logiciel du robot utilisait l'intelligence artificielle pour reconnaître ces objets et calculer leur distance, guidant le véhicule pour qu'il se déplace en toute sécurité autour des obstacles. Lorsqu'il fut temps d'effectuer la réparation, le robot a utilisé un bras robotisé à cinq articulations pour atteindre et tourner une vanne. Bien que le tour final ait été complété avec une certaine assistance humaine en raison des problèmes techniques précédents, le robot a réussi à saisir une perche de récupération et à remonter à la surface, démontrant que la machine pouvait interagir physiquement avec son environnement avec précision.

Les résultats de la compétition ont mis en évidence à la fois le potentiel et les limites actuelles de la robotique sous-marine abordable. Le Mini-Girona a prouvé qu'une plateforme à bas coût pouvait rivaliser avec des machines beaucoup plus coûteuses dans des scénarios réels complexes, atteignant un haut niveau d'autonomie dans la navigation et la détection d'objets. La performance de l'équipe dans les tâches basées sur la vision a été particulièrement forte, montrant qu'une vision par ordinateur avancée peut fonctionner efficacement même dans les conditions difficiles de la mer ouverte. Cependant, l'expérience a également révélé des domaines d'amélioration. Les problèmes de surchauffe et les difficultés rencontrées par la petite équipe soulignent la nécessité d'une meilleure gestion thermique et d'une planification de contingence plus robuste pour les missions futures.

Tourné vers l'avenir, les chercheurs prévoient de perfectionner les capacités du robot pour le rendre encore plus fiable. Les travaux futurs se concentreront sur l'amélioration de la capacité du robot à reconstruire des images 3D de l'environnement sous-marin grâce au deep learning, ce qui pourrait mener à des tâches d'intervention entièrement autonomes sans aucune aide humaine. L'équipe entend également tester différentes combinaisons de capteurs, comme l'association d'une caméra unique avec un système sonar, afin de développer des méthodes encore plus avancées de fusion de données. En continuant à repousser les limites de ce qui est possible avec une technologie abordable, le projet Mini-Girona aide à démocratiser la robotique sous-marine, garantissant que les outils nécessaires pour explorer et protéger nos océans soient accessibles à une communauté beaucoup plus large de scientifiques et d'ingénieurs.