Robotique de sauvetage: Une introduction

J’ai récemment eu le plaisir de rencontrer le Dr Robin Murphy lorsqu’elle a participé au Forum politique de 3 jours sur les drones humanitaires, que j’ai organisé et couru au Rockefeller Center en Italie le mois dernier. Toute personne sérieuse au sujet de la technologie humanitaire de nouvelle génération devrait lire le livre de Robin sur la robotique de sauvetage. Le livre fournit une superbe introduction à l’utilisation de la robotique dans les missions de recherche et de sauvetage et se double d’un précieux « manuel pratique » rempli d’informations approfondies, de leçons apprises et de meilleures pratiques. Les robots de sauvetage permettent aux « intervenants et autres parties prenantes de détecter et d’agir à distance du site d’une catastrophe ou d’un incident extrême. » Bien que Robin se concentre principalement sur l’utilisation de robots de recherche pour les missions de sauvetage aux États-Unis, les organisations humanitaires internationales ne doivent pas négliger les importantes leçons tirées de cette expérience.

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Comme le note à juste titre Robin, « l’impact des tremblements de terre, des ouragans, des inondations augmente, de sorte que le besoin de robots pour toutes les phases d’une catastrophe, de la prévention à l’intervention et au rétablissement, augmentera également. »Cela est particulièrement vrai des robots aériens, ou Véhicules aériens sans pilote (UAV), qui représentent la première utilisation généralisée de la robotique dans les efforts humanitaires internationaux. En tant que tel, cet article de blog relaie certaines des idées clés du domaine des robots de sauvetage et des DRONES aériens en particulier. Pour un autre excellent livre sur l’utilisation des DRONES pour la recherche et le sauvetage, veuillez consulter le livre de Gene Robinson intitulé First to Deploy.

Le principal cas d’utilisation de la robotique de sauvetage est la collecte de données. « Les robots de sauvetage sont une catégorie de robots mobiles qui sont généralement assez petits et suffisamment portables pour être transportés, utilisés et opérés à la demande par le groupe ayant besoin de l’information; un tel robot est appelé système tactique et organique. »Tactique signifie que »le robot est directement contrôlé par des parties prenantes avec des « bottes sur le terrain » — des personnes qui doivent prendre des décisions assez rapides sur l’événement. Organique signifie que le robot est déployé, entretenu, transporté, chargé et dirigé par la partie prenante, bien que, bien sûr, les informations puissent être partagées avec d’autres parties prenantes. »Ces robots mobiles sont » souvent appelés systèmes sans pilote pour les distinguer des robots utilisés pour l’automatisation industrielle. »

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Il existe trois types ou modalités de robots mobiles: Les Véhicules Terrestres sans Pilote (UGV), les Véhicules Marins Sans Pilote (UMV) et les Véhicules Aériens sans Pilote (UAV). Les UGV sont généralement utilisés pour entrer dans les mines de charbon à la suite de grottes ou de bâtiments effondrés pour rechercher des survivants. En effet, « les catastrophes minières sont les utilisateurs ou demandeurs les plus fréquents de robots de sauvetage. »En passant, j’ai trouvé assez frappant que « les structures urbaines soient susceptibles d’être inspectées manuellement au moins quatre fois par différentes parties prenantes » à la suite d’une catastrophe. En tout état de cause, « peu d’organisations d’intervention formelles » possèdent des robots de sauvetage, ce qui explique le délai moyen de 6,5 jours pour qu’un robot soit utilisé en cas de catastrophe. »Cela dit, Robin note que ce temps de décalage est réduit à 0.5 jour où une « institution de commandement avait un robot ou un partenariat existant avec un groupe qui avait des robots. »Alors que » les robots sont encore loin d’être parfaits, ils sont utiles. »Robin prend soin de noter que les échecs et les lacunes décrits dans son livre « ne doivent pas être utilisés comme des raisons de rejeter l’utilisation d’un robot, mais plutôt comme des aides à la décision dans la sélection d’un robot actuellement disponible et pour préparer de manière proactive une équipe de terrain à quoi s’attendre. »

L’équipe d’intervention d’urgence de l’État de Floride a déployé la première utilisation documentée de petits drones pour répondre aux catastrophes après l’ouragan Katrina en 2005. Le Center for Robot-Assisted Search & Rescue (CRASAR) de Robin Murphy a également piloté deux types de petits UAV pour aider à la phase de sauvetage: un AeroVironment Raven (UAV à voilure fixe) et un hélicoptère miniature iSENSYS T-Rex (photo ci-dessous). Deux vols ont été effectués pour « déterminer si des personnes étaient bloquées dans la région autour de Pearlington, Mississippi, et si la rivière des Perles en crête représentait des menaces immédiates. »Ces zones touchées étaient « inaccessibles par camion en raison des arbres sur la route. »Le drone Raven s’est malheureusement écrasé » sur un ensemble de lignes électriques lors de son atterrissage dans un quartier démoli. »CRASAR a ensuite effectué 32 vols supplémentaires avec un hélicoptère miniature iSENSYS IP-3 pour examiner « les dommages structurels de sept bâtiments à plusieurs étages. »

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Le deuxième déploiement documenté d’UAV dans le livre de Robin a lieu en 2009, lorsqu’un quadrirotor utilisé par l’Université Sapienza de Rome à la suite du tremblement de terre de L’Aquila en 2009. Des membres du Laboratoire de Robotique Coopérative Cognitive de l’Université ont déployé l’UAV pour le compte du Service d’incendie de L’Aquila. « Le déploiement dans les débris s’est concentré sur la démonstration de la mobilité aux agences de secours d’incendie. »La troisième utilisation documentée de drones s’est produite en Haïti après le tremblement de terre de 2010. Un drone Elbit Skylark (à voilure fixe) a été utilisé pour étudier l’état d’un orphelinat éloigné près de Léogane, juste à l’extérieur de la capitale.

Plusieurs déploiements d’UAV ont eu lieu en 2011. Après le tremblement de terre de Christchurch en Nouvelle-Zélande, un drone AR Parrot grand public a d’abord été utilisé pour voler dans une cathédrale pour inspecter les dégâts (photo aérienne ci-dessous). La même année, un drone Pelican a été utilisé en réponse au tremblement de terre et au tsunami au Japon pour « tester la cartographie collaborative multi-robots dans un bâtiment endommagé de l’Université de Tohoku. »Dans ce cas, multirobot signifie que « le drone a été transporté par un UGV » pour amener le premier à l’intérieur des décombres afin qu’il puisse voler à l’intérieur du bâtiment endommagé. Au moins deux DRONES supplémentaires ont été utilisés pour l’urgence à la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi. Notez qu’un « capteur radiologique d’enregistrement a été attaché à zip afin d’obtenir des relevés à basse altitude. »Toujours en 2011, deux drones ont été utilisés à Chypre après qu’une explosion a endommagé une centrale électrique. Les drones ont été déployés pour « inspecter les dommages et créer une image en trois dimensions de la centrale. »Cette mission » a suggéré que plusieurs drones pourraient cartographier simultanément une face de la structure, accélérant ainsi le processus de reconnaissance. Enfin, au moins deux drones à voilure fixe multiples ont été utilisés à Bangkok après la Grande inondation de Thaïlande en 2011. Ces robots aériens ont été utilisés pour « surveiller de vastes zones et permettre aux scientifiques en cas de catastrophe de prédire et de prévenir les inondations. »

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En 2012, un projet financé par l’Union européenne (UE) s’est déployé sur des drones à la suite de tremblements de terre dans le nord de l’Italie pour évaluer les extérieurs de « deux églises qui n’avaient pas été entrées pour des raisons de sécurité. Les robots ont réussi et ont fourni aux ingénieurs et aux historiens de la culture des informations qui n’auraient pas pu être obtenues autrement. »Les déploiements de drones à la suite de catastrophes en Haïti en 2012 et aux Philippines en 2013 n’apparaissent malheureusement pas dans le livre. En tout état de cause, Robin note que le principal obstacle au déploiement d’UGV, d’UMV et d’UAV  » n’est pas un problème technique mais administratif. »J’ajouterais les contraintes réglementaires comme un autre obstacle majeur.

Le livre de Robin fournit d’excellents conseils opérationnels sur la façon de mener à bien des missions de robot de sauvetage. Ces notes d’orientation recensent également les lacunes existantes dans les missions récentes. L’une de ces lacunes est le « manque de capacité à intégrer les données des DRONES à l’imagerie satellite et à d’autres sources géographiques », un domaine sur lequel je travaille activement (voir MicroMappers). Robin fait une observation importante sur les lacunes — ou plus précisément les lacunes de données qui existent dans le domaine de la robotique de sauvetage. « Étonnamment, peu de déploiements ont été rapportés dans la littérature scientifique ou professionnelle, et encore moins ont été analysés en profondeur. » Et même lorsque  » les données sont collectées, de nombreux rapports ne disposent pas d’un cadre unificateur ou d’un modèle conceptuel d’analyse. »

Cela ne devrait pas être surprenant. La robotique de sauvetage, et les drones humanitaires en particulier, « sont de nouveaux domaines de découverte. »En tant que tel », leur nouveauté signifie qu’il y a un retard dans la compréhension de la meilleure façon de capturer les performances et même les dimensions qui les composent. »Pour être sûr », la performance va au-delà des simples déclarations binaires de réussite de la mission: elle nécessite de savoir ce qui a fonctionné et pourquoi. »En outre, l’utilisation des DRONES dans l’aide et le développement nécessite une « évaluation holistique de la technologie dans le système socio-technique plus large. »Je suis tout à fait d’accord avec Robin, c’est précisément la raison pour laquelle j’ai développé des indicateurs standardisés pour évaluer la performance des drones humanitaires utilisés pour la collecte de données, le transport de charges utiles et les services de communication dans l’aide humanitaire internationale. De telles normes sont nécessaires plus tôt que plus tard, car « l’état actuel des déploiements de rapports est ad hoc », ce qui signifie « qu’il n’y a aucune garantie que tous les déploiements ont été enregistrés, encore moins documentés de manière à soutenir la compréhension scientifique ou à améliorer les dispositifs et les concepts d’opérations. »J’écrirai plus sur les indicateurs standardisés que j’ai développés dans un futur article de blog.

Comme le note également Robin, « il n’est pas facile de déterminer si un robot a accompli la mission de manière optimale, s’il a résisté à des conditions qu’il n’a pas rencontrées ou s’il a manqué un signal important d’une victime ou d’un danger structurel. »De plus, »une bonne performance d’un robot dans un ouragan ne signifie pas nécessairement une bonne performance dans un autre ouragan, car de nombreux facteurs peuvent être différents. »En fait, la robotique de sauvetage a un « très petit corpus d’observations du monde naturel », ce qui signifie qu’il existe une documentation limitée basée sur l’observation directe des missions d’UAV sur le terrain. Cela vaut également pour les drones humanitaires. Contrairement à la science de la robotique de sauvetage, beaucoup d’autres sciences ont un « grand corpus d’observations antérieures, et donc l’idéation peut ne pas nécessiter de nouvelles observations fondamentales du monde naturel. »Qu’est-ce que cela signifie pour la robotique de sauvetage (et les drones humanitaires)? Selon Robin, le très petit corpus d’observations du monde réel suggère que l’expérimentation et les simulations en laboratoire auront « une utilité limitée car il y a peu d’informations pour créer des modèles de signification ou pour savoir quel aspect du monde naturel dupliquer. »

Je suis toujours un fervent partisan des simulations et des exercices d’intervention en cas de catastrophe; ils sont essentiels pour catalyser l’apprentissage des technologies émergentes (humanitaires) dans des environnements non à enjeux élevés. Mais je prends certainement le point de Robin. Ce qui est très clair, c’est que beaucoup plus de travail sur le terrain est nécessaire en robotique de sauvetage (et en particulier dans l’espace des drones humanitaires). Ce travail de terrain peut être effectué de plusieurs manières:

  • Expérimentation contrôlée
  • Participation à un Exercice
  • Expérimentation conceptuelle
  • Recherche Participant-observateur

L’expérimentation contrôlée est  » très axée, soit sur la mise à l’essai d’une hypothèse, soit sur la capture d’une ou de plusieurs mesures de performance. La participation à un exercice se fait dans des environnements simulés mais réalistes. Ce type de travail sur le terrain vise à  » renforcer les bonnes pratiques. »L’expérimentation conceptuelle peut se produire à la fois dans un environnement simulé et dans le monde réel. « L’expérimentation est axée sur la génération de concepts sur la façon dont une nouvelle technologie ou un nouveau protocole peut être utilisé. » Ce type d’expérimentation aussi  » identifie de nouveaux usages ou missions pour le robot. » Enfin, la recherche  » participant-observateur » est menée alors que le robot est réellement déployé sur une catastrophe, et constitue une forme d’ethnographie. »

Il y a beaucoup plus d’informations opérationnelles importantes dans le livre de Robin. Je recommande vivement de lire les sections 3 à 6 du chapitre 6 car elles fournissent des conseils très pratiques sur la façon de mener à bien des missions de robotique de sauvetage. Ces sections regorgent de leçons pratiques apprises et de meilleures pratiques, qui reflètent en grande partie ma propre expérience dans le domaine des drones humanitaires, tel que documenté dans ce guide des meilleures pratiques. Par exemple, elle souligne l’importance cruciale d’avoir un  » Gestionnaire de données  » au sein de votre équipe de déploiement. « La première priorité du gestionnaire de données est de collecter toutes les données entrantes et d’effectuer des sauvegardes. »De plus, Robin Murphy recommande fortement que le chercheur expert participant-observateur soit intégré à l’équipe de la mission — une autre suggestion avec laquelle je suis tout à fait d’accord. En termes de bonne étiquette, « Ne tentez pas le premier contact lors d’une catastrophe », est une autre suggestion avec laquelle je suis tout à fait d’accord. C’est précisément pourquoi l’ONU a demandé aux opérateurs de DRONES au Népal de s’enregistrer d’abord auprès du Réseau humanitaire de drones (UAViators).

Pour terminer, un grand merci à Robin pour avoir écrit ce livre et pour avoir participé au récent Forum politique sur les drones humanitaires.

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