Même lorsqu’ils sont équipés de bouteilles d’air comprimé et de régulateurs de plongée, les humains atteignent très rapidement leurs limites sous l’eau. En revanche, les véhicules sous-marins sans pilote reliés par câble au centre de contrôle permettent des plongées longues et profondes. Aujourd’hui, les robots de plongée télécommandés sont utilisés pour les travaux de recherche, d’inspection et de maintenance. Les applications possibles de cette technologie sont cependant limitées par la longueur du câble et l’instinct du navigateur. Pas étonnant que des chercheurs travaillent sur des robots sous-marins autonomes qui s’orientent sous l’eau et effectuent des travaux sans aucune aide humaine.
En attendant, il existe des AUV (véhicules sous-marins autonomes) qui collectent des données de manière indépendante ou prélèvent des échantillons avant leur retour aux points de départ. « Pour le moment, la technologie est trop coûteuse pour effectuer des travaux de routine, tels que l’inspection des cloisons, des barrages ou des ventres des navires », explique le Dr. Thomas Rauschenbach, Directeur du Centre d’application System Technology AST Ilmenau, Allemagne à l’Institut Fraunhofer pour l’Optronique, les Technologies des Systèmes et l’Exploitation des Images IOSB. Cela pourrait bientôt changer. En collaboration avec les chercheurs de quatre instituts Fraunhofer, l’équipe de Rauschenbach travaille actuellement sur une génération de robots sous-marins autonomes qui seront plus petits, plus robustes et moins chers que les modèles précédents. Les AUV doivent pouvoir trouver leurs repères aussi bien dans des réservoirs de montagne clairs que dans des eaux portuaires troubles. Ils seront adaptés aux travaux sur le sol de la mer profonde ainsi qu’aux inspections des bases en béton peu profondes sur lesquelles une centrale éolienne offshore a été montée.
Les ingénieurs de l’Institut Fraunhofer pour l’Optronique, les Technologies des Systèmes et l’Exploitation des Images à Karlsruhe, en Allemagne, travaillent sur les « yeux » des robots sous-marins. La perception optique est basée sur une technologie d’exposition et d’analyse spéciale qui permet même une orientation dans une eau trouble. Tout d’abord, il détermine la distance à l’objet, puis la caméra émet une impulsion laser qui est réfléchie par l’objet, comme un mur. Microsecondes avant l’arrivée du flash de lumière réfléchie, l’appareil photo ouvre l’ouverture et les capteurs captent les impulsions lumineuses incidentes. À l’antenne d’Ilmenau de l’Institut Fraunhofer d’Optronique, de Technologies des Systèmes et d’Exploitation des Images,
L’équipe de Rauschenbach développe le « cerveau » du robot: un programme de contrôle qui maintient l’AUV sur la trajectoire dans des courants tels qu’à une certaine distance du mur à examiner. L’Institut Fraunhofer de Génie Biomédical IBMT à Saint-Ingbert fournit l’encapsulation en silicone pour la construction tolérante à la pression des circuits électroniques ainsi que les « oreilles » du nouveau robot: des capteurs à ultrasons permettent l’inspection d’objets. Contrairement à la technologie sonar précédemment conventionnelle, les chercheurs utilisent maintenant des ondes sonores à haute fréquence qui sont réfléchies par les obstacles et enregistrées par le capteur. Les batteries au lithium puissantes mais légères du Fraunhofer ISIT à Itzehoe qui alimentent l’AUV en énergie sont encapsulées par du silicone.
Un système spécial de gestion de l’énergie mis au point par des chercheurs de l’Institut Fraunhofer de Technologie Environnementale, de Sécurité et d’Énergie UMSICHT à Oberhausen, en Allemagne, permet d’économiser de l’énergie et de s’assurer que les données sont sauvegardées en cas d’urgence avant que le robot ne soit à court d’énergie et ne fasse surface.
Un prototype en forme de torpille de deux mètres de long équipé d’yeux, d’oreilles, d’un cerveau, d’un moteur et de batteries effectuera son voyage inaugural cette année dans un nouveau char à Ilmenau. Le réservoir n’a que trois mètres de profondeur, mais « cela suffit pour tester les fonctions décisives », affirme le Dr. Rauschenbach. À l’automne 2011, le robot de plongée autonome prendra la mer pour la première fois depuis le navire de recherche POSÉIDON: Plusieurs plongées jusqu’à une profondeur de 6 000 mètres ont été prévues.