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De minuscules drones qui naviguent avec des yeux d'insectes
Un minuscule œil artificiel inspiré des systèmes de vision des insectes pourrait aider les petits drones volants à naviguer suffisamment bien dans leur environnement pour éviter les collisions tout en bourdonnant dans des espaces confinés et encombrés – une étape clé pour rendre ces petits véhicules volants autonomes pratiques.
Une classe émergente de très petits drones volants a pris son envol dans les laboratoires de recherche publics et privés ces dernières années (voir Robotic Insect Takes Off ). Ces mini drones pourraient être utiles pour l'espionnage et la surveillance ; ils pourraient également être utiles pour des choses comme la surveillance des zones sinistrées ou la livraison de fournitures aux humains. Mais il reste beaucoup de travail à faire pour développer des systèmes de navigation miniatures, en particulier pour les espaces confinés. Le simple fait d'éviter les collisions reste un défi technique majeur, déclare Dario Floreano , directeur du Laboratoire des systèmes intelligents de l'Ecole polytechnique fédérale de Suisse.
Certains ont tenté de résoudre ce problème en utilisant des appareils photo numériques, mais ceux-ci sont encombrants et le besoin d'un boîtier petit et très léger a conduit des chercheurs, dont Floreano, à se tourner vers la vision des insectes pour obtenir des informations. Les insectes volants évitent les collisions grâce à de minuscules yeux qui ont une faible résolution spatiale mais sont très sensibles aux changements dans la façon dont la lumière est réfléchie lorsque l'insecte se déplace ou en raison du mouvement d'un objet dans son champ de vision. le nouveau capteur son groupe récemment dévoilé ne pèse que deux milligrammes et n'occupe que deux millimètres cubes, et peut détecter des mouvements dans des conditions allant d'une pièce mal éclairée à une lumière solaire très vive à l'extérieur, trois fois plus vite que les insectes volant rapidement, explique Floreano.
L'œil artificiel est composé d'une lentille au-dessus de trois photodétecteurs électroniques disposés selon un motif triangulaire. En combinant les mesures des photodétecteurs individuels, l'appareil peut détecter la vitesse et la direction du mouvement dans sa vue.
Algorithmes pour traiter les signaux ont déjà été développés, et ils peuvent être programmés dans de petites puces pour calculer des choses comme la distance aux objets ou le temps jusqu'à une collision potentielle. Les travaux actuels du groupe portent notamment sur l'intégration de ce système dans de très petites plates-formes aériennes comme le quadrirotor pliable le laboratoire récemment développé. Le défi, dit Floreano, sera de combiner plusieurs yeux artificiels dans des configurations qui permettent au drone de voir tout autour et d'éviter les collisions, de stabiliser sa position de vol, d'atterrir et de décoller. Il dit que les yeux élémentaires sont particulièrement adaptés aux drones qui pèsent 50 grammes ou moins et qui ne peuvent pas soulever une charge utile supérieure à quelques grammes.
Le capteur pourrait être utile pour d'autres choses que les robots volants. Pour la démonstration, le groupe a créé ce que Floreano appelle vision tape, un patch flexible contenant de nombreux yeux artificiels. Le ruban peut être attaché à n'importe quelle surface incurvée, y compris d'autres types de robots, de véhicules et même de meubles et de vêtements, dit-il.