L’intégration des technologies ROBOTICS dans la navigation autonome

Comment les capteurs et solutions ROBOTICS s'intègrent dans la navigation autonome ?

En parallèle de son activité OCEANS, CADDEN propose des capteurs et services avec le domaine ROBOTICS, centrés sur les technologies 3D de positionnement, de mesures d’orientation et de télédétection optique. Ces solutions répondent à des applications multiples et sont intégrées dans des systèmes autonomes et industriels.

Les récepteurs GNSS

Avec l’aide des constellations de satellites de positionnement (GPS, GLONASS, BeiDou, Galiléo), le récepteur GNSS calcule des coordonnées d’une position dans le monde, avec une précision submétrique jusqu’à centimétrique, en temps réel ou en post-traitement.


Il se présente sous plusieurs formes : boîtier GNSS avec antenne GNSS séparée, récepteur et antenne GNSS dans le même boitier (également appelé « Smart Antenna »), compas GNSS avec 2 antennes, carte GNSS OEM.

Nos gammes de récepteurs GNSS

Les centrales inertielles

Parfois désignée IMU (« Inertial Measurement Unit » ou « Unité de mesure Inertielle ») ou INS (« Inertial Navigation System »), une centrale inertielle se définit comme étant un système de navigation fournissant l’orientation d’un mobile dans un espace 3D.

 

Généralement, on retrouve deux types de centrales inertielles : la centrale inertielle de navigation avec un récepteur GNSS (interne ou externe) ; elle est conçue pour obtenir des données de navigation et de vitesse en complément des mesures d’orientation.

 

Si l’on veut obtenir uniquement les informations de roulis, tangage, lacet (et parfois le pilonement), il est préférable de choisir une centrale inertielle de cap ou d’attitude.

Nos gammes de centrales inertielles

Les Lidars

De l’acronyme anglais « LIght Detection And Ranging », la méthode de télédétection du Lidar est un capteur laser récoltant des mesures sur le « temps de vol » (TOF ou « Time-Of-Flight ») des faisceaux lumineux. Ces capteurs calculent les distances et les intensités lumineuses de manière très précises pour cartographier un environnement en 3D.


Plusieurs types de Lidars correspondent à la majorité des applications : Lidar 2D, Lidar 3D, Lidar solid-state.

Nos gammes de Lidars

De nombreuses applications intègrent ces technologies

Les technologies des récepteurs GNSS, centrales inertielles et Lidar sont utilisées seules ou combinées dans des systèmes embarqués variés.

Moyens de transport

Depuis plusieurs décennies, les constructeurs automobiles comme Renault, Tesla ou encore Volvo, jouent des coudes pour devenir les pionniers sur le marché des transports autonomes. Après un long questionnement juridique, un décret publié en juillet 2021 autorise la circulation des voitures autonomes sur le réseau routier français dès septembre 2022.

 

Cela ne concerne plus uniquement les voitures, mais plusieurs solutions : bus, navettes, robots-taxis, etc. qui sont prévues pour la gestion du « dernier kilomètre » (Last-Mile Delivery) ou encore améliorer la mobilité dans certaines zones rurales.

Exemples d’utilisations

LAMIH & FH Electronics

En collaboration avec la société FH Electronics, le LAMIH a dévoilé début 2022 un projet lié à la coopération « homme-machine », et plus particulièrement sur les aides à la conduite (régulateur de vitesse adaptatif, alerte de franchissement involontaire de ligne, reconnaissance des panneaux de signalisation, etc.).

 

Les deux organismes ont élaboré un prototype de « véhicule coopérant » basé sur une DS7 (Stellantis) et comportant un Lidar Hesai PandarXT-32 sur son toit. Ce prototype a pour objectif de tester en condition réelle, « dans la vraie vie », les développements réalisés au préalable dans le simulateur de conduite SHERPA, en service depuis 1997.

© UPHF / LAMIH CNRS UMR 8201
© UPHF / LAMIH CNRS UMR 8201

Le véhicule Stellantis a été développé dans le cadre du projet ELSAT2020. Il a été cofinancé par l’Union européenne avec le Fond Européen de Développement Régional, par l’Etat et par la Région Hauts-de-France.

 

Le LAMIH (« Laboratoire d’Automatique, de Mécanique et d’Informatique Industrielles et Humaines » est une unité mixte de recherche entre l’Université Polytechnique Hauts de France (UPHF) et le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)).

Nuro & Domino's

En 2021, la société américaine Nuro s’est associée au géant Domino’s pour concevoir un véhicule de livraison autonome, équipé d’un Lidar du fabricant Hesai, modèle Pandar40, sur son toit, programmé pour effectuer les livraisons de ses pizzas dans plusieurs états des États-Unis.

© Nuro / Domino's

Navya

En 2018, la société française Navya expérimentait pendant un mois une navette autonome au sein de la ville de Nantes dans le cadre de Nantes City Lab. Une première pour la ville qui se dotait provisoirement d’un véhicule sans chauffeur, à énergie propre et autonome (bien que dans le cadre de ce test, un agent se trouvait au sein de tous les véhicules) où était installé un capteur laser Lidar à l’avant de son toit.

La navette autonome de Navya expérimentée à Nantes pendant un mois
© Navya

Milla

La société française Milla a, quant à elle, testé sa navette autonome nommée « Milla Pod » en janvier 2021 dans les rues de Nice. Equipée d’antennes GNSS du fabricant Trimble, elle vient compléter une offre de mobilité déjà existante dans la métropole niçoise. Les utilisateurs pourront l’emprunter pour des trajets courts pour rejoindre un arrêt de tram par exemple.

© ISFM / Milla Group

Logistique

Ces différentes technologies sont intégrées dans des engins autonomes spécialisés dans l’automatisation de tâches logistiques. Ce sont des véhicules autonomes de transport de marchandises, des AGV (« Autonomous Guided Vehicle »), des AMR (« Autonomous Mobiles Robots »), des camions portes-containers, des robots-voituriers et des transpalettes utilisés pour assister les opérateurs en logistique et automatiser les tâches les plus simples.

 

Plus concrètement, ils effectuent la navigation dans les entrepôts, la détection des rayonnages, la pose ou dépose de colis et de palettes, etc. dans des environnements très variés (entrepôt alimentaire, hôpital ou usine).

Exemples d’utilisations

Stanley Robotics

La société Stanley Robotics présente le robot-voiturier « Stan », équipé d’un Lidar pour optimiser l’espace de stationnement sur les parkings. L’objectif est de libérer les usagers des soucis liés à la gestion de leur véhicule durant leur absence.
Des premiers essais en situation réelle ont eu lieu en 2017 sur des parkings d’aéroport longue durée, en intérieur à Roissy-Charles de Gaulle (Paris), puis à l’extérieur – une « première mondiale » pour ce type de système – à Lyon Saint-Exupéry.

Un robot-voiturier pour optimiser l’espace de stationnement… et le temps des usagers
© Stanley Robotics

Agriculture

L’utilisation de tracteurs autonomes se répand dans le milieu de l’agriculture pour effectuer des tâches complexes comme l’entretien de parcelles agricoles et vinicoles ou répondre à une pénurie de main d’œuvre.

Exemples d’utilisations

Gaiiar

Le robot paysan Gaiiar est doté de deux antennes GNSS Trimble, lui permettant ainsi d’évoluer parmi les exploitations vinicoles. Cette solution répond à la demande d’automatisation des tâches de la part des exploitants ainsi qu’au manque de main d’œuvre dans le secteur.

 

Dans certains cas, le robot remplace totalement le tracteur puisqu’il peut être attelé d’un pulvérisateur et ainsi protéger l’utilisateur lors de la pulvérisation. L’objectif est de limiter la consommation de carburant tout en adaptant les vitesses et la masse de l’ensemble.

© Gaiiar

Sécurité & surveillance

Les caractéristiques de la technologie du Lidar en font un réel atout dans le cadre de surveillance et sécurité d’environnement. Ce capteur répond aux besoins multiples de détection d’intrusion de personnes ou de drones volants même par mauvais temps, de mesure de gabarit et de système d’aide anticollision.

Exemples d’utilisations

Glocal Robotics

Le constructeur Glocal Robotics propose son robot nommé Thalamus, équipé de Lidar du fabricant Hesai, modèle PandarXT-32, et conçu pour assurer la surveillance de sites sensibles.

Après plusieurs tests, le robot évolue depuis 2022 dans des environnements difficiles à surveiller de manière permanente avec des rondes de gardiens ou des caméras (grosses infrastructures militaires et industrielles, très grands sites…).

© Glocal Robotics
© Glocal Robotics

ESIGELEC

L’école d’ingénieurs a développé un robot répondant au nom de « Jean-Michel » et qui effectue diverses missions d’exploration extérieure : livraison de colis, mesure d’une distance parcourue quel que soit le terrain, suivi d’une cible, etc.

© ESIGELEC
© ESIGELEC

Hydrographie

Toutes les technologies ROBOTICS sont combinées pour les applications de l’hydrographie et plus particulièrement la bathymétrie dans des environnements variés (eaux intérieures, littoral ou haute mer).

Exemples d’utilisations

GEOD® by CADDEN

Les drones de surface dédiés aux applications hydrographiques, et notamment à la bathymétrie, sont équipés de Lidar en plus des récepteurs GNSS, centrales inertielles et sondeurs à faisceaux. L’objectif étant de capturer l’environnement en dessous et au-dessus du niveau de l’eau (ponts, berges, immeubles…) en un seul passage.

© CADDEN
La Tamise au Lidar et sondeur multifaisceaux
© CADDEN

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