Les déchets marins constituent un problème environnemental majeur à l’échelle mondiale. Dans le cadre du projet SEACLEAR financé par l’Union européenne, une équipe de recherche de l’Université technique de Munich (TUM) a développé un robot submersible autonome capable de détecter et de collecter des déchets. Ce robot utilise un système d’intelligence artificielle qui analyse les déchets à l’aide d’ultrasons et de caméras, puis les récupère et les ramène à la surface. Ce système autonome de collecte de déchets sous-marins a démontré ses performances pour la première fois dans le port de Marseille, en France.

Un système autonome de gestion des déchets est sur le point d’offrir une solution. Ce système se compose d’un bateau de service sans équipage équipé d’un petit bateau, d’un drone, d’un petit robot de recherche sous-marine et du robot submersible de l’Université technique de Munich. Le Dr Stefan Sosnowski, directeur du département de contrôle des technologies de l’information à TUM, explique qu’une analyse coût-efficacité montre que l’utilisation d’un système autonome de collecte de déchets sous-marins est rentable à des profondeurs de 16 mètres ou plus.

Son fonctionnement est le suivant : le bateau de service fournit l’énergie et la connexion de données au robot sous-marin via un câble. Il émet également des ultrasons vers les fonds marins pour établir une carte approximative. Un robot de recherche dédié, d’environ 50 centimètres de long, scanne le fond marin rapidement et efficacement.

Grâce à ces informations, le sous-marin de TUM, propulsé par huit micro-turbines, se rend aux endroits où des déchets ont été détectés. Il saisit les déchets et les charge à l’aide d’un treuil sur un autre petit bateau autonome servant de conteneur flottant pour les déchets.

Les caractéristiques du robot submersible de TUM incluent :

Identification et affichage 3D des déchets : « Comme nous devons d’abord identifier les déchets et que leur saisie nécessite une grande précision, nous avons équipé le robot de caméras et de sonars pour une localisation, même dans des eaux troubles », explique le chercheur Sosnowski. Identifier les déchets est un défi, car il existe peu d’images d’objets sous-marins pour entraîner les réseaux neuronaux.

« C’est pourquoi les partenaires du projet ont jusqu’à présent étiqueté plus de 7 000 images comme étant des objets n’appartenant pas au fond marin », précise Sosnowski. Une fois les déchets identifiés, l’intelligence artificielle convertit les images en représentations 3D. « Cela est crucial pour déterminer les endroits où l’objet peut être saisi en toute sécurité », explique Sosnowski.

Pince puissante et sensible : La pince autonome développée par TUM pour le robot submersible, dotée de quatre doigts, a un volume d’environ 1 mètre cube et peut exercer une force de 4 000 newtons, permettant de saisir des objets pesant jusqu’à 250 kilogrammes. De plus, des capteurs spéciaux mesurent la force appliquée pour éviter d’endommager les objets, comme des barils en plastique ou des bouteilles en verre.

Un câble reliant le robot à l’alimentation et au réseau de données : Bien que le sous-marin de TUM puisse naviguer de manière autonome dans l’eau, les chercheurs le maintiennent « en laisse ». En effet, les batteries embarquées ne fournissent qu’environ deux heures d’autonomie. De plus, la connexion par câble améliore légèrement les performances de l’intelligence artificielle. Le câble sert également de corde pour remonter les objets lourds à la surface.

Mousse de flottabilité pour maintenir le robot en position : Ce sous-marin de 120 kilogrammes est entouré de mousse de flottabilité, ce qui lui permet de rester en suspension dans l’eau lorsque les micro-turbines ne sont pas utilisées. Cela permet au robot de se déplacer librement et de maintenir une trajectoire précise. « Cela est essentiel pour approcher les objets avec précision », explique le chercheur Sosnowski.