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Au laboratoire souterrain de l'Andra, l'étude des galeries se modernise grâce au robot Spot de Boston Dynamics

Coline Buanic
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Au laboratoire souterrain de l'Andra, l'étude des galeries se modernise grâce au robot Spot de Boston Dynamics

À l'occasion du lancement, le 11 mai, de leur chaire « Intelligence artificielle pour les applications robotiques en environnements complexes », l'Andra et les Mines Nancy ont présenté les avancées de leurs projets communs au sein du laboratoire souterrain de l'Andra. Au coeur de ces expérimentations : Spot, le robot-chien de Boston Dynamics.

La cage d’ascenseur en métal rouge s’ébranle en ce mardi 11 mai et entame sa descente dans l’un des deux puits d’accès au laboratoire souterrain. À la surface, la pluie tombe sur le centre Meuse/Haute-Marne de l’Agence nationale de gestion des déchets radioactifs (Andra), situé sur la commune de Bure. Les lumières accrochés aux parois du puits défilent rapidement : l’ascenseur atteint sa vitesse de croisière de 2 m/s. Cinq minutes plus tard, la double porte s’ouvre sur des galeries à 490 mètres de profondeur - l'équivalent de la hauteur d’une Tour Eiffel et demi.

Le réseau sous-terrain de 2 km n’accueille aucun déchet radioactif : « L’objectif est de vérifier in situ les propriétés de la roche argileuse et d’expérimenter les techniques de stockage en profondeur », explique Dominique Mer, responsable de la communication de l’Andra. Des essais grandeur nature dans le cadre de Cigéo, le projet de stockage en couche géologique profonde des déchets radioactifs de haute (HA) et moyenne activité à vie longue (MAVL) issus de l’industrie électronucléaire.

C'est dans le segment en cours de creusement « GRD6 », prévu pour l’étude du stockage des « colis » de MAVL, qu’à lieu la rencontre avec Spot. Le robot-chien de Boston Dynamics se déplace en évitant les curieux dans la cavité de 10 mètres de diamètre creusée dans la roche argileuse. La démonstration est réalisée à l’occasion de l’inauguration de la chaire de recherche et de formation en « intelligence artificielle pour les applications robotiques en environnements complexes » réunissant l’Andra, l’école d’ingénieurs des Mines Nancy, et l’université de Lorraine.

Un scanner lidar sur le dos de Spot

« Cette chaire de robotique témoigne de l’évolution du projet Cigéo, lance Frédéric Plas, directeur R&D de l’Andra, avant de signer le document officialisant le lancement de la chaire. Il y a 5 à 10 ans, le projet était très marqué par les géosciences. Nous entamons maintenant un virage vers les techniques industrielles. » Le robot quadrupède jaune, symbole de cette transition, a été acquis en septembre 2020 par les Mines Nancy. Il fait l’objet de plusieurs projets au sein du laboratoire souterrain, mis en œuvre par les étudiants ingénieurs et les équipes de l’Andra, tels que la réalisation de mesures au plus près des fronts de taille des galeries, malgré le déblais au pied de la paroi.

Quentin Helaine, ingénieur de recherche et responsable du développement du Techlab de Mines Nancy, guide le robot à distance via une console. « S’approcher très près du front de taille permet d’inspecter la roche avec une grande précision, dit-il en désignant l’amas de pierres situé au pied de la paroi. Mais Spot ne peut pas y aller aujourd’hui, il porte un équipement bien trop coûteux, on ne sait jamais, s’il glisse... » En l’occurrence, la bête porte sur son dos un scanner lidar développé par Fugro, entreprise d’ingénierie spécialisée dans les données géospatiales et prestataire pour l'Andra dans le cadre d’un partenariat de recherche.

« Confirmer les modèles de comportement de la roche »

Bertrand Chazaly, expert digital à Fugro, détaille ses performances : « Le scanner numérise un à deux points par millimètre carré de paroi, à une vitesse d’un million de points par seconde. Pour chaque scan, ce sont donc plusieurs dizaines de millions de points enregistrés dont on connaît les coordonnés 3D. Un logiciel construit ensuite le modèle numérique 3D du fond de taille en 24 heures. » Sur ce modèle peut être plaqué une image à 360 degrés de la paroi, acquise grâce à la caméra Pan tilt zoom (PTZ), autre équipement ajouté au robot.

De quoi remplacer les mesures effectuées sur place par les géologues, et augmenter la quantité des données produites. « Cela permet de suivre l’évolution de la géométrie de la galerie, pour pouvoir ainsi confirmer les modèles de comportement de la roche », en particulier face à la perturbation que constitue le creusement des galeries, poursuit-il. Le phénomène de convergence des parois, à savoir leur déformation vers l’intérieur, qui tend à refermer l’ouvrage au cours du temps, peut aussi être suivi grâce à la télémétrie.

Premiers pas vers la navigation autonome

Le robot est aussi équipé d'un lidar à courte portée, pour sa navigation autonome. Un écran d’ordinateur sur le côté de la galerie affiche en direct ce que « voit » le robot : une myriade de points multicolores, pour autant de mesures laser, disposés en 3D, qui représentent l’environnement immédiat de SPOT. Quentin Helaine lâche enfin sa console et lance la démonstration de la navigation autonome. Le robot marche alors jusqu’à un premier QR code affiché sur la paroi de la galerie et met en route son scanner, avant de se faufiler entre les spectateurs en direction d’un second QR code, un peu plus loin, puis s’arrête devant un troisième.

Chaque QR code est associé avec une commande, et leurs positions sont connues du robot, qui circule de façon autonome de l’un à l’autre selon un ordre prédéterminé. « À terme, le robot n’aura plus besoin de QR codes pour se repérer et pourra définir lui-même son parcours », s’enthousiasme Quentin Helaine.

François Rousseau, directeur des Mines Nancy, a déjà bien d’autres projets en tête : collaboration du robot SPOT avec des drones, développement d’un jumeau numérique, création de bulles 5G... Et de se féliciter : « L’industrie 4.0 arrive partout et même jusqu’au fond des galeries de l’Andra. »

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