A Bauma, en avril dernier, les visiteurs ont pu voir sur le stand Liebherr une chargeuse autonome évoluer dans une aire de chargement, sans l’assistance d’un opérateur. Sa mission était de prendre les matériaux en stock pour alimenter une trémie, comme en carrière. Un travail répétitif que le constructeur cherche à automatiser. Ce projet est porté chez le constructeur par le Dr Manuel Bös, à l’usine de Bischofshofen, en Autriche. Pour commander cette machine, il fait le pari de la simplicité et de la facilité. Explications.
Lors de la dernière édition du salon international de la construction, c’est la première fois que l’on pouvait voir évoluer cette chargeuse autonome, bien qu’elle soit déjà à l’essai chez plusieurs clients pour démontrer la fiabilité de la technologie en conditions d’exploitation. Ce projet initié il y a dix ans est mature, avec une cinquième génération de machines en phase de test. Il fait collaborer plusieurs unités de la branche terrassement chez Liebherr et d’autres secteurs du groupe.
mines & carrières : Pourquoi avoir choisi ce modèle de chargeuse sur pneus de 20 t, la L576 XPower, et pas un modèle plus petit ?
Manuel Bös : Plus les machines sont grandes, plus le travail est monotone. Les petites machines travaillent dans différentes applications, notamment dans des chantiers où la circulation est très dynamique et les machines interviennent de différentes façons.
Dans un site industriel, où l’on trouve des machines plus grandes, le travail est souvent le même tout au long de la journée. Il est mieux adapté à l’autonomie. Et pour ce travail, nos clients ont les plus grandes difficulté à trouver des personnes motivées pour l’effectuer, surtout quand il s’agit de remplir une trémie toute la journée.
Bien que cette technologie puisse être appliquée à toutes nos chargeuses, d’une L 550 et à une L 586, ce sont les plus grosses machines qui sont généralement utilisées en carrières.
MC : Quels sont les objectifs de votre projet ?
MB : Nous voulons prouver que notre solution est robuste, que le matériel et le logiciel fonctionnent dans toutes les conditions abordées et à long terme.
La machine prend beaucoup de décisions par elle-même, et l’environnement change tout le temps. Nous devons nous assurer que la machine prend toujours des décisions sensibles et réalise le travail demandé. La carrière peut avoir n’importe quelle forme, et la machine doit décider elle-même comment transporter le matériau du point A au point B.
La planification du cycle de chargement est renouvelée chaque fois que la machine passe d’un point à un autre. Nous devons alors prouver qu’elle prend toujours la bonne décision, qu’elle emprunte la bonne piste, que le remplissage du godet fonctionne toujours correctement. Chaque fonctionnalité de la machine doit être très robuste.
©Liebherr
MC : Comment réagit la chargeuse lorsqu’elle est confrontée à la présence d’un obstacle inattendu, comme un humain ou un véhicule ?
MB : La machine a une perception à 360 degrés, avec des détails très fins. Elle peut détecter de tout petits obstacles. A leur approche, elle réagit de façon à se dérouter pour les éviter puis elle reprend sa direction initiale.
Elle essaie toujours de trouver une solution pour amener les matériaux aux points définis par l’utilisateur. Confrontée à un obstacle, elle considère sa présence dans le plan de route et cherche à trouver un chemin pour le contourner. S’il y a trop d’obstacles et aucune solution pour rejoindre les deux points, elle s’arrête et envoie un message disant qu’elle a besoin d’aide, comme le fait un robot aspirateur autonome bloqué par une porte qui envoie un message sur un téléphone.
Pour des raisons de sécurité, en raison des normes actuelles et du niveau de technologie atteint, il ne doit y avoir personne dans l’endroit où évolue la chargeuse. Elle doit donc travailler dans des endroits fermés, à l’intérieur de bâtiments si besoin ou dans une zone close où personne n’est autorisé à entrer.
Car d’un point de vue technique, la chargeuse roule et évite les obstacles qu’elle détecte mais sans moyens de le prouver. Surtout quand les logiciels utilisés sont basés sur l’IA. C’est la même raison qui explique qu’il n’y a pas encore de voitures autonomes sur les routes puisqu’il n’existe pas suffisamment de preuves pour montrer que la chargeuse fonctionne parfaitement dans tous les scénarios possibles en raison d’un nombre infini de scénarios envisageables. Mais nous avons le bénéfice dans notre industrie de pouvoir en éviter certains en fermant le site pour que personne n’y entre.
Les choses évolueront probablement dans les cinq prochaines années quand il y aura de nouveaux standards pour prouver que cette technologie de perception et les algorithmes de décision seront utilisés en toute sécurité.
MC : Quelles connaissances retirez-vous de l’utilisation de cette chargeuse autonome ?
MB : La chargeuse fonctionne très régulièrement. Sa performance est constante. C’est très bien pour nos clients car, souvent, la chargeuse alimente la trémie située en amont d’un concasseur, et comme ce dernier fonctionne régulièrement, il est possible de réaliser un débit selon un rythme constant, de jour comme de nuit.
On a remarqué que des machines utilisées de manière autonome dans certaines industries, comme l’exploitation minière souterraine, ont une durée de vie plus importante. D’une manière générale, leur performance est plus constante.
Concernant la consommation des engins, on pourrait peut-être générer des gains de consommation. Mais cela reste à déterminer.
MC : Quelles machines Liebherr pourraient bénéficier de ces développements ?
MB : En général, la technologie est développée de façon à pouvoir être appliquée à d’autres machines. Nous travaillons avec nos collègues des autres usines du secteur terrassement. Chacune a son propre plan de route pour ses produits.
Certaines machines pourraient en bénéficier lorsque leur travail est très monotone, avec une faible complexité. Ce ne serait pas nécessairement le cas dans les sites de construction, mais plutôt en carrière ou dans des sites industriels. Je pense à cette application où un opérateur doit charger un bateau, une opération continue nécessitant plusieurs jours de travail.
Quelle que soit d’opération, il faut aussi que la sécurité soit assurée, et pour l’instant nous ne pouvons pas opérer dans une flotte mixte et dans un environnement ouvert où des personnes circulent autour des machines.
MC : Quel est l’équipement de cette chargeuse ?
MB : Son travail repose sur une définition détaillée de son environnement de travail et des conditions. Trois scanners laser à 360° enregistrent les environs et créent une carte précise du terrain. Grâce à un algorithme d’évaluation, le système identifie les chemins accessibles et les obstacles. L’accent est mis sur la localisation au centimètre près, basée sur le plus petit volume de données possible. Le GPS n’est pas obligatoire pour y parvenir. Ce qui signifie que la chargeuse peut se déplacer de manière conforme à la planification à tout moment, même dans des environnements protégés comme des halls ou des tunnels.
MC : Est-ce qu’une chargeuse L 576 XPower récente peut être transformée en machine autonome ?
MB : L’introduction de fonctions autonomes nécessite une intégration étroite avec l’architecture de la machine ainsi qu’avec les systèmes électroniques et de sécurité. L’intégration de cette technologie se fera donc progressivement, l’autonomie nécessitant un certain stade de développement.
MC : Quelle connaissance est nécessaire pour programmer cette chargeuse ?
MB : La clé de notre concept est la simplicité d’utilisation. A la différence des grandes exploitations minières, par exemple en Australie où interviennent de nombreux experts en automatisation, robotique et technologies de l’information, le secteur de la carrière concentre de petites et moyennes sociétés n’ayant pas ces compétences. Sur l’application que nous avons développée où les éléments apparaissent en 3D, il faut définir le travail de la chargeuse en lui indiquant graphiquement où les matériaux sont à charger et celui où il faut les décharger, avec un tonnage à atteindre par heure. Une fois validée, l’opération peut commencer. C’est tout ce qu’il y a à faire, sans connaissances particulières en programmation. Ensuite, la machine décide par elle-même, détermine les zones accessibles, visualise les obstacles qu’elle ne peut pas franchir et décide du cheminement à prendre.
MC : Quand pourrait-on imaginer la commercialisation de cette chargeuse autonome ?
MB : Nous avons commencé à réaliser des tests de terrain étendus à des lieux de vente. L’année prochaine, nous étendrons l’utilisation de ces chargeuses. Mais nous ne donnons pas de période de commercialisation pour l’instant. Nous proposons des entrées de marché étape par étape pour s’assurer que déjà, cette année, d’autres machines interviennent dans des applications en situation réelle. Nous les présenterons très prochainement pour voir comment elles se comportent et ce qui doit être amélioré. Ensuite, nous améliorerons les logiciels.
Si nous percevons que nous avons atteint un très bon niveau, nous pourrons proposer plus de chargeuses à nos clients. Et à un moment, quand nous seront certains que tout le monde pourra utiliser une chargeuse, nous la commercialiserons.
Propos recueillis par Jean-Pierre Le Port
Image : Chargeuse autonome Liebherr L 576 en démonstration sur le stand du constructeur à Bauma.
©Liebherr