Le vol des robots libellules

Un jour, l'armée américaine espère utiliser de minuscules robots volants, équipés de caméras et de capteurs, pour la surveillance. Mais de tels robots devraient être capables de contourner les obstacles, de porter du poids et d'être suffisamment efficaces pour voler pendant de longues périodes. Un groupe de chercheurs pense que la clé de la fabrication d'un tel robot pourrait résider dans la libellule.

Battre des ailes : Des scientifiques de l'Université d'Ulm ont utilisé une libellule robotique d'environ 10 centimètres de haut immergée dans un liquide pour mesurer les forces aériennes autour des ailes battantes de la libellule. Les lignes vertes autour du moteur sont des lasers se reflétant sur des bulles d'air, indiquant les forces de portance aérodynamiques créées par les ailes.

Les libellules sont l'une des rares créatures à utiliser quatre ailes contrôlées indépendamment pour voler, ce qui leur permet de planer, de darder, de planer, de reculer et de changer de direction rapidement. Cherchant à comprendre de telles capacités, des scientifiques du Royal Veterinary College, en Angleterre, et de l'Université d'Ulm, en Allemagne, ont développé une libellule robotique pour mesurer les flux de courant au-dessus et sous les ailes à différents cycles de volets. Alors que la plupart des scénarios de vol stationnaire de la libellule n'étaient pas efficaces, l'équipe a constaté que si les ailes inférieures battent légèrement devant les ailes supérieures, le double jeu d'ailes s'avère plus efficace pour générer de la portance, employant 22% de puissance en moins pour soulever le même poids. comme une seule paire.

Le seul avantage spécifique que vous obtenez dans quatre ailes est la maniabilité et la capacité de ramasser des objets dans les airs, de planer et de s'élancer, dit Jonathan Comment , un professeur au MIT qui travaille sur des robots volants mais n'était pas impliqué dans le projet libellule. Ce serait vraiment incroyable si nous pouvions construire quelque chose qui se rapproche de ce niveau de performance. Si vous pouvez obtenir la même portance à une puissance inférieure, c'est utile.

Malgré leurs avantages potentiels, les petits robots volants qui imitent l'agilité des libellules n'ont pas été fabriqués avec succès, en partie à cause de la complexité de l'aérodynamique autour des quatre ailes, et aussi à cause des problèmes de fabrication liés aux petites machines volantes. Cependant, des études sur le mouvement des ailes et les forces aériennes qui révèlent comment les libellules atteignent leur agilité peuvent permettre aux roboticiens de construire à terme des voleurs capables et rapides qui utilisent quatre ailes.

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• Observez le mouvement des ailes d'une libellule robotique lorsqu'elle est immergée dans l'huile.

Pour mesurer les courants d'air, les chercheurs d'Ulm ont plongé la libellule robotisée dans un réservoir rempli d'huile minérale et parsemé de bulles d'air. Deux lasers verts se sont combinés et réfléchis sur les bulles d'air alors qu'une caméra à grande vitesse prenait des images à 10 à 20 millisecondes d'intervalle. En comparant les images, les scientifiques ont calculé la direction du flux pour les régions à l'intérieur du réservoir.

En termes de systèmes à quatre ailes ou à deux ailes pour un micro-véhicule biomimétique, c'est un compromis, dit Fritz Olaf Lehmann , un chercheur de l'Université d'Ulm qui a travaillé sur l'étude. Avec un système à quatre ailes, les inconvénients sont la nécessité d'un système de contrôle supplémentaire et d'une puissance supplémentaire. Cependant, un système à deux ailes doit intégrer des moyens de modifier l'angle, l'amplitude et la fréquence des battements des ailes pour modifier la portance, explique Lehmann. À l'inverse, avec quatre ailes, vous pouvez simplement faire avancer un système de vol contre un autre, puis vous modifiez la production de portance, dit-il. Je pense que cela rend la construction d'un micro-véhicule beaucoup plus facile.

En créant un micro-véhicule aérien autonome, chaque petit geste d'efficacité compte, dit Robert Bois , professeur à l' Université Harvard qui a développé certains des plus petits robots volants . Vous pourriez faire valoir que si vous avez un véhicule à quatre ailes, vous aurez plus de [contrôle] pour vous aider à vous stabiliser, dit-il.

Michael Dickinson , professeur à Caltech qui travaille sur la compréhension et l'imitation du vol des mouches, dit que l'intérêt pour les libellules augmente et que l'article de Lehmann n'est pas le premier à contenir ce type d'analyse, mais un parmi une avalanche d'articles. Bien que l'étude puisse contribuer à la compréhension de l'aérodynamique subtile du vol à quatre ailes, Dickinson souligne que les chercheurs doivent encore développer une batterie meilleure et plus légère qui alimente le véhicule et constitue un système de contrôle efficace.

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