LiDAR, systèmes autonomes… ces sujets qui aujourd’hui sont implantés dans le ferroviaire, pourraient bien entrer dans une nouvelle ère. Lors du CES 2023, Exwayz, pionnier des logiciels d’intelligence spatiale 3D plug and play, a dévoilé Exwayz SLAM, le premier logiciel plug and play qui guidera 100 millions de robots autonomes.

Evénement majeur pour l’ensemble de l’écosystème des technologies, le CES de Las Vegas a été l’occasion, dès son ouverture, de découvrir un process qui pourrait bien révolutionner la gestion des systèmes autonomes. C’est ce qu’a dévoilé la start-up française Exwayz, pionnier des logiciels d’intelligence spatiale 3D plug and play, avec sa solution Exwayz SLAM. Une nouvelle génération de logiciels qui simplifie et accélère l’intégration du LiDAR 3D dans les systèmes autonomes. Il s’agit de la première solution entièrement logicielle qui fournit une localisation basée sur le LiDAR et qui répond pleinement aux attentes de l’industrie en termes de robustesse. Plus besoin d’expertise particulière, ce logiciel peu coûteux et agnostique au capteur est adapté à tous les usages de la robotique mobile, tels que la livraison autonome, les transports autonomes ou la logistique autonome. Il atteint des niveaux de robustesse et de précision inédits au centimètre près grâce à des innovations de pointe en matière d’optimisation et de vision 3D. Avec Exwayz SLAM, la mobilité autonome devient une réalité : bienvenue dans la nouvelle ère de la mobilité des robots ! Entre la manutention, l’inspection industrielle, la livraison et le transport autonome, l’industrie mondiale aura besoin de 100 millions de robots mobiles autonomes par an d’ici 2030. Se pose alors la question de la perception, préalable indispensable à l’autonomie. Plus précisément, un robot a besoin avant tout de connaître sa position précise dans son environnement.

Le LiDAR, une solution inaccessible pour la navigation autonome
Le LiDAR s’est rapidement imposé comme étant LE capteur de perception pour la robotique autonome, grâce à sa capacité à fournir une représentation 3D précise (sous forme de scans 3D) de l’environnement, même dans des conditions météorologiques défavorables telles que l’absence de lumière ou le brouillard ainsi que dans des environnements dépourvus de couverture GPS. Cependant, l’application d’une solution basée sur le LiDAR reste très difficile à mettre en œuvre car le traitement des données LiDAR est un défi de taille depuis des années. En effet, même les équipes d’ingénieurs expérimentées font face un véritable défi lorsqu’il doit être effectué en temps réel, ce qui représente la grande majorité des cas dans la robotique. Le LiDAR reste donc inaccessible malgré tous les efforts de développement dont il a été l’objet ces dernières années, et le fait qu‘il soit reconnu comme la meilleure solution pour une navigation précise dans des environnements variés. La solution Exwayz change la donne aujourd’hui pour les industriels qui intègrent des capteurs LiDAR à leur système. « Nous sommes fiers de présenter cette année au CES notre nouveau logiciel Exwayz SLAM, qui vise à faire gagner des années de développement logiciel aux fabricants de systèmes autonomes. Le SLAM LiDAR, qui permet l’auto-positionnement et la cartographie 3D, a fait couler beaucoup d’encre ces dernières années, tant dans la recherche académique que dans les projets industriels. La réalité est que l’autonomie ne peut être réellement atteinte qu’avec des algorithmes robustes, précis, fiables et en temps réel, qui sont les éléments critiques manquants dans les solutions actuellement disponibles. Nous changeons la donne en mettant sur le marché Exwayz SLAM, le premier logiciel qui répond aux besoins de l’industrie ». a déclaré Hassan Bouchiba, CEO d’Exwayz
 
Exwayz SLAM guide déjà des systèmes vraiment autonomes
Agnostique au LiDAR et plug-and-play, Exwayz SLAM simplifie considérablement l’utilisation des capteurs LiDAR 3D pour toutes les applications de robotique mobile. Les fabricants de robots peuvent en effet compter sur le logiciel Exwayz pour effectuer la tâche de positionnement à une précision inférieure à 2 cm et 20 fois par seconde pour leurs systèmes, sans avoir besoin de devenir eux-mêmes experts en traitement de données 3D.

Exwayz SLAM déployé pour différents cas d’usage.
Certains robots de préparation de commandes transportent des colis 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 dans un grand entrepôt logistique et trouvent leur chemin grâce à Exwayz SLAM: les entreprises du secteur de la logistique préfèrent déléguer ces tâches ingrates aux robots, car elles peinent à trouver du personnel pour les effectuer. Les robots sont également utiles pour inspecter les zones inaccessibles ou dangereuses. Exwayz SLAM est par exemple utilisé pour faire naviguer certains robots dans des zones radioactives dans des campagnes de mesures afin de détecter les risques de contamination pour les humains. Un autre cas d’usage où le SLAM apporte sa contribution est le transport autonome. Les grands noms du domaine sont bien connus, mais il existe aussi de nombreux acteurs plus petits qui développent le transport autonome de demain, et pas seulement les voitures : les trains aussi. Et Exwayz SLAM accélère actuellement certaines de ces entreprises innovantes pour atteindre leur maturité technologique en leur fournissant les bons outils logiciels de navigation. Comme des nuages de points 3D denses sont intrinsèquement assemblés par le SLAM, une multitude d’acteurs géospatiaux utilisent aussi le logiciel Exwayz pour produire des représentations 3D centimétriques des infrastructures, essentielles pour créer des jumeaux numériques. Ces dernières sont d’une grande utilité pour assurer une meilleure gestion des réseaux. Exwayz a déjà conclu des accords de partenariats stratégiques avec les principaux fabricants de capteurs 3D LiDAR tels que Ouster, Cepton et Innoviz afin d’accélérer le développement des robots autonomes, en combinant les meilleures technologies de capteurs et les meilleurs logiciels pour les systèmes intelligents de demain. Exwayz s’associe également à dSpace et Intempora, deux acteurs majeurs du secteur des logiciels embarqués, pour permettre une intégration encore plus simple et plus sûre de son logiciel Exwayz SLAM sur les systèmes de leurs clients.

Comment le SLAM peut-il aider un robot à se déplacer ?
Le SLAM (Simultaneous localization and mapping) LiDAR 3D est un ensemble d’algorithmes visant à calculer la position du capteur en faisant correspondre des scans consécutifs entre eux, c’est à dire en trouvant la translation et la rotation qui permet de les superposer au mieux. La sortie d’un algorithme LiDAR SLAM est généralement une trajectoire, c’est-à-dire la position et l’orientation 3D du capteur à chaque instant, et un nuage de points 3D, qui résulte de l’agrégation de chaque scan. Comme ils ne reposent que sur de la correspondance géométrique, ces algorithmes sont parfaitement adaptés au calcul de la position et de l’orientation d’un système robotique dans des zones où la couverture GPS est faible comme les lieux intérieurs (entrepôts, parkings, etc.) ou les zones encaissées comme les environnements urbains. En théorie, un LiDAR peut être utilisé pour créer une carte 3D de la zone où un robot doit opérer, puis pour relocaliser le robot sur cette carte en faisant correspondre ce qu’il "voit" actuellement avec la carte 3D. Au final, cela permet d’obtenir exactement les mêmes sorties qu’avec un GPS (position et orientation dans une carte), mais de manière beaucoup plus précise, 20 fois par seconde et dans toutes sortes d’environnements. En pratique, le problème est épineux : la mise en œuvre d’un SLAM et d’une relocalisation de qualité industrielle nécessite des innovations afin de s’adapter à la configuration LiDAR du fabricant du robot, de bien se comporter avec le mouvement spécifique du robot et d’être une source fiable de positionnement, dans des endroits où aucun autre sous-système ne peut aider. C’est précisément là qu’intervient Exwayz SLAM.