Axes d’amélioration du RICA

Notre projet, comme vous avez pu le découvrir dans les articles précédents, est de faire évoluer le robot de démantèlement nucléaire RICA III. Plusieurs axes ont pu être identifiés. Tout d’abord, l’axe le plus important de ce projet et pour lequel nous apporterons le plus d’attention, n’est autre que la modification ou amélioration du système de déplacement. Ensuite, le système d’interface homme machine, autrement-dit le pupitre de commande, qui est actuellement relativement rudimentaire. Enfin, la communication visuelle et informelles, nécessite un développement afin d’aider le conducteur du robot dans ces manœuvres.

Amélioration des déplacements

Actuellement le système de déplacement est exclusivement composé de deux chenilles (Fig.1), comme peut en être équipé un char. Deux moteurs électriques entraînent ces deux chenilles (un par chenille). Le principal problème de ces chenilles est leur manque en termes de capacité de franchissement. C’est-à-dire que le robot a de grandes difficultés à passer au-dessus d’une marche de 10 cm.

Fig.1 : Robot RICA III et son système de déplacement

C’est pour cela que le CEA, au travers d’un cahier des charges détaillé, a fait appel à nous.

Il nous est donc demandé de modifier cette partie du robot. Cette modification doit principalement apporter trois changements :

• La possibilité de franchir une marche de 30 cm.
• La possibilité d’escalader un escalier de giron 28 cm, c’est-à-dire 28 cm en profondeur et 28 cm en hauteur par marche (Fig.2).
• Enfin la possibilité de passer sous un obstacle de 30 cm dans le cas où il ne pourrait pas le franchir par le dessus. Cette caractéristique ne dépendra pas uniquement du système de déplacement mais jouera en tout cas un rôle important dans son développement.

Fig.2 : Giron d’un escalier

Amélioration du pupitre de commande

Le pupitre de commande actuel étant relativement rudimentaire (Fig.3), nous pouvons donc suggérer une modification afin de répondre au mieux aux nouvelles technologies, que nous souhaitons ajouter au robot. Celui-ci doit être pilotable par deux personnes, c’est-à-dire qu’il y a les commandes principales et les commandes secondaires utilisées par le « co-pilote », qui s’assurera en cas de problème du premier poste de pilotage, de le secourir. Toutes ces informations sont transmises par un ombilic (cordon reliant le poste de pilotage et le robot, il transmet les informations et l’énergie au robot), il sera donc important de faire attention au flux des données circulant par celui-ci, et ainsi ne pas le surcharger.

Plusieurs amélioration s’offre ainsi à nous :

• Visualisation des données de contrôle (charge, température, vitesse des moteurs, proximité d’obstacle …).
• Visualisation de l’environnement (retour image des caméras de déplacement, retour image de(s) caméra(s) utilisé(s) pour contrôler le bras manipulateur).
• Commandes de contrôle, celle qui permettra au pilote de déplacer le robot.

Fig.3 : Pupitre de commande

Amélioration des informations acquise par le robot

Sur le robot actuel, RICA III, peu d’informations sont remontées au pilote. Il pilote uniquement à « vue ». Et c’est sur ce point que nous souhaiterions modifier le robot. Il est primordial pour un robot tel que celui-ci et dans un environnement aussi hostile qu’est le nucléaire, d’avoir un maximum d’informations sur la « vitalité » du robot. Le pilote doit pouvoir connaître en temps réel les informations qui vont lui permettre de juger de la continuité de la mission. Par exemple, si un moteur est défaillant, il va pouvoir le voir immédiatement, avant que la panne ne soit plus importante.

Cette amélioration est relativement contiguë avec celle qui est présentée précédemment.

Plusieurs axes s’offre à nous :

• Amélioration de la perception de l’environnement, grâce à des capteurs, ou radar nous pourrions connaître ce qui entoure le robot, altitude des objets avoisinant … (ce que ne permet pas une caméra)
• Amélioration de la vision, introduire donc une caméra multidirectionnelle ou une vision à 360°.
• Amélioration de la compréhension du robot, avoir un retour sur les différents éléments constituant le robot (température des éléments, consommation électrique, …).

Toute ces améliorations, aussi utiles soient elles, ne doivent en aucun cas dégrader la fiabilité du robot. Le surplus d’informations, par exemple, peut être nuisible au fonctionnement du système.

L’énergie nucléaire

L’énergie nucléaire est une forme d’énergie majeure dans notre société car elle a pour but principal de produire de l’électricité, primordiale pour de nombreux foyers sur Terre même si de nouvelles énergies font leur apparition au fil du temps.

L’énergie nucléaire résulte de la fission d’un atome d’uranium 235. Plus simplement, elle correspond à l’énergie dégagée lors de la division en plusieurs partie d’un atome d’uranium 235.

L’uranium 235 est un métal radioactif présent dans les minerais du sous-sol de la Terre. On en trouve essentiellement en Australie, en Amérique du Nord, en Afrique du Sud et en Russie, il existe toutefois quelques gisements en France, bien qu’ils soient à la limite de l’épuisement.

La fission est réalisée au cœur des réacteurs nucléaires des centrales. En France, il y a 58 réacteurs répartis sur 19 sites différents. Le premier réacteur, destiné à réaliser des essais, a été construit en France en 1948. L’énergie nucléaire s’est largement développé depuis 1974, au lendemain du 1er choc pétrolier, jusqu’à représenter aujourd’hui près de 77% de la production électricité en France. Il faut savoir que la France est le 2ème producteur mondial d’électricité derrière les Etats-Unis, et loin devant ses autres concurrents.

Malheureusement, l’énergie nucléaire possède un défaut majeur pour la sauvegarde de la planète.  En effet, bien qu’une centrale n’émette pas de CO2 durant son fonctionnement, elle en rejette à sa fabrication et à son démantèlement. En France, la durée de vie d’une centrale est de 40ans, mais il faut ensuite près de 25 ans pour qu’elle soit totalement hors service, démantelée.

De plus, suite à des incidents intervenus dans des centrales dans le monde, celles-ci représentent une source de danger aux yeux de la population car elles peuvent être la source d’émissions radioactives, néfastes pour l’homme.

C’est ainsi qu’un projet de loi de transition vers une croissance verte a été mis en place en septembre 2015 par le gouvernement français pour notamment réduire considérablement la part du nucléaire dans la production de l’électricité de 50% d’ici 2025.

L’objectif naturel est donc de prévoir le démantèlement, l’arrêt, de nombreuses centrales d’ici 2025, ce qui s’avère être une tâche difficile et longue car elle est régie par un guide de disposition très méticuleux et très strict afin d’assurer une procédure normale au démantèlement, de prévenir les accidents et d’en limiter les effets tant pour les travailleurs que pour le public et l’environnement. Ce guide est appelé sureté nucléaire.

De nombreuses entreprises, telle que le CEA, travaillent chaque jour pour atteindre ces objectifs en toute sécurité.

Néanmoins, la France va prochainement accueillir l’ouverture d’un réacteur de nouvelle génération, l’EPR (Réacteur Pressurisé Européen) qui devrait permettre de produire environ 25 % d’énergie en plus tout en réduisant la consommation d’Uranium 235 de 17% et les rejets de déchets radioactifs de 30% par rapport aux autres réacteurs plus récents (1990).

Evolution de la gamme RICA 3

Introduction sur la montée en gamme 

 

Le robot d’inspection nucléaire RICA a évolué sous plusieurs formes afin de palier aux contraintes imposées par les milieux radioactifs.  En effet, les contraintes du milieu hostile ont amené les développeurs du RICA à innover et créer des versions plus efficaces du robot pour mener à bien les missions d’investigation. Du type de locomotion au système de préhension en passant par le logiciel de traitement, nous verrons donc cet article comment à évoluer le RICA.

RICA 1 : La genèse du concept

 

Le RICA 1 est l’évolution d’un robot déjà commercialisé par CYBERIA le « HUGGY ». Ce robot était divisé en deux parties : La motorisation et la caméra vidéo. La géométrie du « HUGGY » lui octroyait la possibilité de progresser dans un conduit d’un diamètre de 150mm. Le CEA a amélioré le concept en ajoutant une roulette folle sous la partie caméra et un capteur de mesure de supplémentaire. L’objectif était d’améliorer la stabilité de l’image et de cartographier les zones à inspecter.

Figure 1 : RICA 1

Après de nombreux tests en environnement réel, les utilisateurs ont relevé quelques améliorations à apporter au système :

• La mobilité au sol du robot doit être améliorée en modifiant la roulette folle
• La décontamination des roues s’est avérée difficile
• La déconnexion du câble liant le robot et l’interface de commande était compliquée 
  
  

RICA 2 : Une version plus élaborée

Pour résoudre ces problèmes, les concepteurs ont choisi de garder la partie motorisation et caméra vidéo sur RICA 2. Dans une approche plus modulaire, le CEA a pensé RICA 2 comme un char en « kit » se déplaçant sur le sol à l’aide de roue ou de chenilles. Cette configuration a considérablement amélioré la mobilité au sol et la décontamination des roues. Ce nouveau design autorisait RICA 2 à progresser tant sur le sol que dans des tuyauteries d’un diamètre minimal de 20 cm.

Figure 2 : RICA 2

Le robot RICA 2 disposait des éléments suivants:

∙ Un char en inox muni d’un montage roues ou chenilles.

∙ Une caméra avant couleur (avec zoom 10x) à éclairage variable à LED.

∙ Une caméra arrière couleur muni d’un éclairage LED.

∙ Une alimentation, pilotage et retours vidéos par câble coaxial d’une longueur de 100 m.

∙ Un poste de commande avec écran LCD intégré.

Figure 3 : RICA 2 avec sa mallette de pilotage

RICA 3 : La robot actuel

 

Enfin, l’ensemble a évolué vers la version RICA 3 que vous connaissez déjà (cf. article Présentation du RICA III.)  Les améliorations se situent principalement sur la possibilité d’embarquer différents capteurs de mesure. RICA 3 est équipé d’un lot d’instruments de mesures nucléaires que l’on vous détaillera dans les prochains articles. Cet ensemble permet de collecter toutes les informations utiles pour l’analyse visuelle et radiologique d’une scène ou d’un lieu en milieu hostile.

Figure4 : La version actuelle de RICA III

Source: Présentation des robots de CYBERIA - http://www.cyberia-robotics.com/

Présentation du RICA III

Le Robot d’Investigation en Cellule Aveugle III (RICA III), est la troisième génération de robot développé par le CEA en collaboration avec CYBERIA. Ce robot est destiné à la localisation et à la mesure d’activité de sources radioactives. Le but étant de réaliser une cartographie de la zone à investiguer. Il s’agit de cellule aveugle comme présenté dans l’article précédent (Visite du CEA).

         

                                                                 

Ce robot est composé de 3 parties réalisant les fonctions principales.

Le châssis inférieur, permettant le déplacement du robot, composé d’un système de chenilles. L’amélioration de ce châssis inférieur est l’un des objectifs principaux de notre projet pour des raisons qui seront détaillées dans nos futurs articles.

Le châssis supérieur où sont fixés les principaux équipements du véhicule permettant son pilotage. On retrouve des caméras avant et arrière ainsi qu’un système d’éclairage. Il se compose aussi de boites, étanches aux radiations, abritant l’électronique nécessaire au fonctionnement du robot. L’instrumentation du véhicule, est modulable en fonction de la mission. Elle peut être composée d’une caméra Gamma pour des missions de cartographie de zones contaminées ou encore d’un bras manipulateur pour des missions de prélèvement.

                                                                   

Le robot évoluant dans des zones inaccessibles à l’homme, il est piloté à distance par le biais d’une mallette de pilotage. Cette dernière est composée de deux ordinateurs, d’un joystick et d’un écran affichant les images des caméras de pilotage. Le lien entre le robot et la mallette étant fait par un ombilic, câble blindé par lequel sont transmis l’énergie permettant l’alimentation du robot et la communication homme/machine. Il sert aussi, en cas de panne du robot, à tirer le véhicule hors de la zone inaccessible.

La quantité d’informations échangées entre le robot et l’homme étant importante, L’ensemble des données passe dans un coffret de multiplexage afin de gérer au mieux cet échange d’informations.

Sources : http://www.cyberia-robotics.com/fr/catalogue-general/robots/rica-3/p-2-37.html

      Brevet RICA III