Challenge ARGOS

Challenge Argos : Total veut se doter du premier robot de surface autonome pour l’E&P

2017-01-03T14:20:21+00:00

Lancé en 2013 par le groupe pétrolier, en partenariat avec l’Agence nationale de la recherche (ANR), le Challenge Argos vise à concevoir un robot capable d’évoluer dans les environnements spécifiques de l’exploitation du pétrole et du gaz. Cette démarche d’open-innovation aboutira au printemps 2017.

(Note : cet article a fait l’objet d’une publication dans la revue « Pétrole et Gaz Informations » n° 1842, mai-juin 2016). A lire plus bas : le classement des 5 équipes participantes à la 2e compétition du Challenge Argos, puis le témoignage de Xavier Savatier, responsable du pôle Instrumentation, Informatique et Systèmes de l’IRSEEM (Institut de recherche en systèmes électroniques embarqués) de l’Esigelec, actuellement en tête de la compétition.

C’est un nouveau satisfecit pour l’ingénierie française. Après avoir remporté en juin 2015 la première compétition du Challenge Argos (Autonomus Robot for Gas and Oil Sites), l’équipe Vikings s’est adjugé, en avril dernier, le deuxième round de cette rencontre technologique face à quatre équipes internationales. Regroupant l’IRSEMM (Institut de recherche en systèmes électroniques embarqués de l’école d’ingénieurs Esigelec), et Sominex, une PME spécialisée dans la conception et le développement de systèmes mécaniques complexes – implantés tous deux en Normandie – l’équipe Vikings devance ainsi au classement général les équipes Argonauts (Autriche-Allemagne), Foxiris (Espagne-Portugal), Air-K (Japon) et Lio (Suisse).
C’est en décembre 2013 que Total avait lancé, en partenariat avec l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), ce challenge qui vise à concevoir et construire – en moins de trois ans – le premier robot de surface autonome adapté aux sites Oil & Gas, onshore et offshore, et conforme à la norme ATEX/IECEx (atmosphère explosive*). Car si les robots sous-marins (ROV, pour Remotely Operated Vehicles) sont bien évidemment déjà largement utilisés dans le secteur de l’E&P, il n’existe pas encore de robot de surface, qui plus est autonome. Quant aux AUV (Autonomous Underwater Vehicles), ils sont encore en phase de développement opérationnel. Enfin, pour ce qui est des UAV (Unmanned Aerial Vehicles), c’est-à-dire des drones aériens, des tests ont été menés avec succès, notamment pour les inspections d’infrastructures, et leur usage régulier devrait se concrétiser.

Renforcer davantage la sécurité

Mandatée par Total pour organiser et lancer l’appel à projets, l’ANR avait reçu et évalué 31 dossiers puis retenues, en juin 2014, les 5 compétiteurs actuels. Le Challenge Argos est entièrement financé par le groupe pétrolier français qui attribue jusqu’à 600 000 euros à chaque équipe pour développer son prototype et remettra au vainqueur 500 000 euros, à l’issue de la 3e et dernière compétition qui se tiendra au printemps 2017. « Nous avons défini deux principales missions pour le robot Argos : les tâches d’inspection, aujourd’hui réalisées par un opérateur humain et l’intervention en situation d’urgence », explique Kryss Kidd, chef du projet Argos à la R&D de Total EP, dans un document remis à la presse. « Le robot devra se déplacer partout où l’homme peut aller aujourd’hui sur une installation de production ». L’un des objectifs visés étant de renforcer davantage la sécurité des opérateurs des sites d’exploration et de production, et permettre à ces derniers de se concentrer sur des missions à valeur ajoutée.
« Nous voulons réduire l’exposition de nos personnels dans des environnements extrêmes tels que les conditions météorologiques difficiles et les sites éloignés et isolés », poursuit Kryss Kidd. En complément de la sécurité des personnels, « ces robots permettront d’optimiser les opérations grâce à une meilleure réactivité et une grande fiabilité », insiste le responsable du projet Argos. « Enfin, nous voulons accroître l’efficacité des futurs projets et augmenter la faisabilité des projets en conditions difficiles ».

Un niveau de difficulté croissant

Afin de tester les robots dans les conditions opérationnelles les plus proches possibles de celles rencontrées sur les installations pétrolières et gazières, les épreuves du Challenge Argos se déroulent sur le site d’une ancienne unité de déshydratation de gaz utilisée aujourd’hui pour l’entraînement des équipes d’intervention d’urgence du Centre d’entraînement à la sécurité (CESS) de la Sobegi à Pau (Pyrénées-Atlantiques). Pour évaluer les capacités et les aptitudes des machines, les équipes de R&D de Total EP ont conçu un programme de missions à réaliser avec un niveau de difficulté croissant.
Deux grands types de tâches sont ainsi assignés aux robots. D’une part, effectuer des inspections de routine. Il s’agit alors de réaliser des rondes d’inspection de manière autonome : localiser des points de contrôle, relever et analyser des valeurs, et alerter l’opérateur si ces dernières ne correspondent pas à un fonctionnement « normal ». D’autre part, gérer des situations à risques. C’est-à-dire détecter des anomalies (fuites d’hydrocarbures, obstacles inconnus…) et alerter l’opérateur en transmettant en temps réel données et images, ou encore intervenir sur les lieux d’un accident là où la présence d’un être humain est impossible pour faire un reporting. Au-delà de ces « compétences » techniques, les compétiteurs devaient également prendre en compte, pour la conception de leur machine, des contraintes de poids et de taille : pas plus de 100 kg et des dimensions qui n’empêchent pas le passage des opérateurs sur des coursives de 70 cm de large.

Emprunter les escaliers

La 2e compétition visait à confronter les machines à la réalité du terrain, expliquent les organisateurs du challenge. Les robots ont ainsi du faire face à de multiples « imprévus » : obstacles, alarmes, source de chaleur suspecte, coupure de la communication WiFi ou encore détection d’une fuite de gaz. Pour cette dernière situation, les machines ont du « écouter » un fichier son et démontrer ainsi leurs capacités de traitement du signal. Qui plus est, pour obliger les robots à emprunter les escaliers lors de leur ronde d’inspection, les missions de cette seconde manche se sont déroulées au rez-de-chaussée et au premier étage du site de compétition. Lors des épreuves, chaque équipe surpervise à distance l’activité et les « prises de décision » de sa machine face à des situations imprévues et doit pouvoir reprendre la main si nécessaire.
Mais si les Français de l’équipe Vikings ont remporté les deux premières rencontres du Challenge Argos, le défi n’est pas encore gagné. En effet, alors que la deuxième compétition comptait pour 25 % du résultat final, la troisième épreuve, en mars 2017, comptera pour 75 % de l’évaluation globale. Il reste donc désormais moins d’un an aux compétiteurs pour peaufiner leurs prototypes et répondre aux exigences des organisateurs qui mettront très certainement la barre encore plus haut pour cette ultime épreuve.

*Atex zone 1 : emplacement où une atmosphère explosive consistant en un mélange avec l’air de substances inflammables sous forme de gaz, de vapeur ou de brouillard est susceptible de se présenter en fonctionnement normal. Source : INRS.

Le film de la seconde compétition : http://bit.ly/25xmGbB


Le classement des 5 équipes participantes à la 2e compétition du Challenge Argos :

– 1er : équipe Vikings (France). Consortium : IRSEMM-Esigelec, Sominex (lire ci-dessous le témoignage de Xavier Savatier, responsable du pôle Instrumentation, Informatique et Systèmes de l’IRSEEM, de l’Esigelec.

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– 2e : équipe Argonauts (Autriche/Allemagne).
Consortium : Taurob GmbH (PME spécialisée dans la robotique), Université de technologie de Vienne (Autriche), Université de technologie de Darmstadt (Allemagne).

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– 3e : équipe Foxiris (Espagne/Portugal).
Consortium : GMV (groupe industriel et technologique), IdMind (fabricants de robots industriels) et UPM-CAR (centre académique de robotique).

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– 4e : équipe Air-K (Japon).
Consortium : Bestechnology (groupe industriel et technologique), Mobile Robot Research, FUJISOFT, Université de Tohoku, Institut technologique de Shibaura.

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– 5e : équipe Lio (Suisse)
. Consortium : Ecole polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) et Alstom Inspection Robotics (désormais GE Inspection Robotics).

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« Le Challenge Argos nous pousse assez loin dans nos retranchements »

xavier-savatier-esigelec-2016Xavier Savatier, responsable du pôle Instrumentation, Informatique et Systèmes de l’IRSEEM (Institut de recherche en systèmes électroniques embarqués) de l’Esigelec.

« Une bonne dizaine de personnes travaillent au sein de l’équipe Vikings. Pour ce qui est de l’Esigelec, il s’agit essentiellement d’ingénieurs-chercheurs de son laboratoire l’IRSEEM et pour ce que est de Sominex, ce sont des personnels du bureau d’études. On retrouve, dans le projet Argos, les mêmes problématiques que dans le développement d’un projet d’automobile autonome. Par exemple, l’utilisation d’un Lidar pour la fonction de localisation ou la nécessité de développer un système qui doit fonctionner tout temps, de jour comme de nuit. De plus, pour ces phases de tests, on doit faire face à des conditions très proches de l’opérationnel. Il faut donc aller assez loin dans la preuve de concept. La fonction de localisation repose sur l’utilisation d’une représentation 3D simplifiée de l’installation de test. Un laser 360° va scanner en permanence l’environnement du robot et renvoyer un nuage de points à partir duquel nous pourrons effectuer une localisation à 1 ou 2 cm près. C’est une brique technologique qui a été développée au sein de l’IRSEEM et qui est un point fort de notre robot.
D’une manière générale, la PME Sominex a créé la mécanique du robot et l’IRSEEM a développé intégralement la partie logicielle, depuis les drivers des différents capteurs jusqu’aux couches de localisation. Ce choix est certainement la clé de notre succès car il permet une meilleure intégration des systèmes. Dans le même esprit, nous avons équipé notre laboratoire d’un mini site de test. Entre la 1ère et la 2ème compétition, nous avons effectué plusieurs évolutions sur le robot, en particulier sur le mât de mesure qui comprend désormais une tête PTZ (pan-tilt-zoom) intégrant l’ensemble des capteurs (caméra thermique, caméra visible…). Cet équipement est l’élément principal pour assurer les missions du challenge.
Nous avons également fait un important travail sur la partie IHM* pour permettre à l’opérateur de mieux superviser ce que fait le robot. Pour la 3e et dernière compétition, au printemps 2017, il nous faudra démontrer que le robot est Atex Zone 1. C’est pourquoi nous travaillerons actuellement à réduire sa masse afin de conserver son poids actuel de 70 kg lorsqu’il intégrera les éléments qui lui permettront d’être conforme à la norme Atex. Un projet comme le Challenge Argos nous permet de renforcer nos compétences en robotique. Il nous pousse assez loin dans nos retranchements et nous incite à développer des systèmes robotiques pour l’inspection pour d’autres secteurs industriels. Si nous gagnons ce Challenge Argos, nous créerons une co-entreprise avec Sominex ».
*interface homme-machine

Pour en savoir plus sur l’IRSEEM : www.esigelec.fr/IRSEEM
Le site de Sominex : www.sominex.fr/

Le projet Vikings a également été retenu parmi les 12 Pépites Recherche, Technologie et Innovation (RTI) de la filière Normandie Aéroespace (NAE). Ce programme consiste « à faire rayonner la filière aéronautique régionale et à mettre en avant des projets particulièrement innovants auprès de ses adhérents ».

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