Vision embarquée et navigation MPC pour robots sous-marins : une plateforme BlueROV2 ouverte pour les expériences multi-robots et l'amarrage

Des chercheurs publient sur arXiv une plateforme open source basée sur le BlueROV2, le petit robot sous-marin télépiloté largement répandu en recherche, qui associe vision embarquée et commande prédictive non linéaire (NMPC) pour la navigation autonome et l'amarrage en milieu confiné. Le véhicule embarque un NVIDIA Jetson Orin NX et une caméra stéréo Intel RealSense D435i, logés dans un boîtier de pression modulaire. La caméra, calibrée pour l'usage sous l'eau, fournit une profondeur stéréo et une détection d'objets en temps réel qui donnent la position relative de BlueROV2 voisins, dans le repère caméra comme dans celui du corps du robot. Un estimateur à base de quaternions fusionne ces poses externes avec les mesures inertielles. Le contrôleur NMPC s'appuie sur un modèle non linéaire à six degrés de liberté pour suivre des trajectoires planifiées de navigation et d'amarrage. Les auteurs fournissent aussi des environnements de simulation PX4 SITL et Gazebo fondés sur la physique, des outils de simulation multi-robots et une station d'amarrage physique à bas coût. Les expériences portent sur la perception sous-marine, les performances de calcul embarquées, l'estimation d'état, le suivi de trajectoire et l'amarrage autonome. Le résumé ne chiffre aucun résultat : précision, taux de réussite d'amarrage et charge du Jetson restent à vérifier dans le texte complet.

L'intérêt tient moins à un algorithme inédit qu'à la mise à disposition d'une chaîne complète et reproductible, du simulateur au bassin. En robotique sous-marine, les résultats d'amarrage ou de coordination multi-véhicules reposent souvent sur du matériel propriétaire ou sur des systèmes de positionnement acoustique coûteux, ce qui rend les comparaisons difficiles. Un socle ouvert, bâti sur une plateforme que de nombreux laboratoires possèdent déjà, abaisse le coût d'entrée pour les équipes et les intégrateurs qui veulent tester des essaims ou de l'inspection autonome en espace restreint (cuves, ports, structures offshore). L'usage d'une vision purement embarquée pour localiser un congénère ou une station est pertinent là où le GPS est absent et où les balises acoustiques perdent en précision à courte distance. Le recours à un module Jetson montre aussi que le calcul embarqué de perception et de MPC devient accessible sur de petits véhicules. Reste que la vision sous-marine dépend fortement de la turbidité et de l'éclairage : la robustesse hors bassin contrôlé est la vraie question.

Ce travail s'inscrit dans l'écosystème du BlueROV2, produit par Blue Robotics, devenu la référence de facto des laboratoires grâce à son autopilote ArduSub/PX4 et à son architecture ouverte. Il prolonge une longue série de travaux sur l'amarrage autonome, souvent fondés sur des balises acoustiques ou lumineuses, et sur la commande prédictive appliquée aux véhicules sous-marins. Les prochaines étapes naturelles sont des essais en eau libre, l'extension à des flottes plus nombreuses et l'intégration de capteurs complémentaires. Il s'agit d'un article de recherche, pas d'un produit commercial : aucun déploiement industriel n'est annoncé.