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Drones – Pattes d’araignée, moustaches de chat … et puis quoi encore ? (1/2)

Les drones sont devenus indispensables, c'est une évidence. Pour encore plus d'efficacité mais en toute sécurité, il faut continuer d’innover.

Un peu de biomimétisme ?

Les laboratoires, les écoles s’activent à développer un matériel de plus en fiable, capable de résister aux cyberattaques. Les fonctionnalités attendues sont de plus en plus pointues, le tout en limitant les risques pour les personnes et l’environnement .

Inspiration araignée

L’araignée, une fois de plus, donne des idées aux chercheurs.

En 2017, les scientifiques du laboratoire de robotique aérienne de l’Imperial College London conçoivent un drone muni de fines pattes articulées, en plus de ses appuis classiques. Plusieurs options possibles selon les versions :

  • manipuler des outils. La difficulté réside dans la stabilisation du drone.
  • tirer des câbles entre des parois pour s’y suspendre. Encore un peu de patience pour le décrochage. La recherche est toujours en cours et des vidéos ont été mises en ligne.

Les capteurs sensoriels de ses pattes sont une autre source d’innovation pour les chercheurs de l’Université de Purdue (USA) et leurs partenaires (publication de mai 2019). Ils permettent à l'araignée un positionnement spatial rapide et garantissent sa survie. Ces terminaisons nerveuses ne captent que les informations utiles. Un drone avec un tel équipement pourra se déplacer plus rapidement tout en évitant les obstacles. Un capteur est conçu par les chercheurs, il se présente sous la forme d’un feuillet dont les bords se relèvent au contact. Lorsque, le matériau se déforme, il envoie un signal pour générer une action. Reste à mettre au point les logiciels. Des logarithmes d’apprentissage prendront le relais pour transformer les signaux en mouvements. Le champ d’application de cette technologie est bien plus large que les drones : voitures, machines, …

Inspiration chat

Alors qu’à Perdue, on se concentre sur les araignées, en Australie, les chercheurs préfèrent s’intéresser aux moustaches des animaux. Le principe est similaire, exploiter leurs capacités tactiles pour détecter les obstacles plus tôt que la caméra ou le lidar afin d'optimiser le déplacement des drones dans l’environnement.

Les capteurs de l’équipe de l'Université de Queensland (Brisbane) se présentent comme des vibrisses. Grâce à leur extrême sensibilité, le déplacement d’air est détecté avant même le contact. Le drone se déplace en l’absence complète de visibilité, sans devoir être équipé d'accessoires de détection plus ou moins lourds et/ou encombrants. Les vibrisses sont faciles à fabriquer (en étirant à chaud des boulettes en polymère thermoplastique ABS) et à faible coût (+/- 4 € le poil). Autant d'avantages qui leur promettent un bel avenir !

Inspiration dragon

Il y a un an, une équipe française présentait le Quad-Morphing©, un drone qui se déforme comme les ailes d’un oiseau. En passant de classique à effilé, son profil lui donne accès à des espaces exigus. A la même époque, des chercheurs de l’Université de Tokyo dévoilent Dragon (pour Dual-rotor embedded multilink Robot with the Ability of multi-deGree-of-freedom aerial transformatiON), autrement dit un drone articulé qui bouge comme un serpent volant. Il est vrai qu’on ne croise pas de dragon à tous les coins de rue mais leur représentation est suffisamment ancrée dans l’imaginaire collectif que pour devenir source d’inspiration. Il se compose de 4 éléments (chacun équipé de rotors) rattachés les uns aux autres sauf pour le premier et le dernier. Ils peuvent donc se positionner en ligne droite, brisée ou se connecter pour former un carré. Les chercheurs prévoient de l’accessoiriser pour le transport d’objets. Lui aussi est destiné aux espaces difficilement accessibles.

Et demain ?

La Commission européenne estime que le secteur du drone est amené à se développer pour atteindre d’ici 2035 une capacité d’emploi de 100 000 personnes et un chiffre d’affaires annuel de plus de 10 milliards d’euros.

La gamme de services offerts aux professionnels s’élargit de plus en plus. Ce marché est un segment porteur : transport, agriculture, construction, … plus que celui du loisir limité par la législation. Les grands fabricants aéronautiques ne s’y trompent pas comme Airbus avec Survey Copter, une filiale spécialement dédiée.

Parrot, fabricant de drones à l'expertise reconnue, fait le même constat. Son chiffre d’affaires augmente de 5% sur le segment professionnel en 2018 pour un recul de 32 % en loisirs sur la même période. Saisissant cette opportunité d'améliorer sa situation, il y recentre tous ses efforts et vient d’ailleurs de sortir en mai dernier un drone spécialisé en imagerie thermique inspiré d’un modèle grand public.

La sécurité reste une contrainte forte : éviter les obstacles mais aussi éviter de blesser les personnes comme le montrent les recherches biomimétiques. En 2018, un jeune diplômé du Royal College of Art (Londres) a d’ailleurs présenté pour sa maîtrise un prototype de drone sur lequel les pales à rotor sont remplacées par des ventilateurs : c’est l’Impeller Drone. Si la propulsion n’est pas encore aussi efficace, il n’a aucun doute qu’elle pourra un jour être améliorée.

Le drone ne se limite pas à l’espace aérien : l’exploration sous-marine est aussi dans ses cordes. Au dernier salon CES (Las Vegas), les Français ont présenté un drone aquatique. Le potentiel de ce type de machine est énorme. iBubble, c’est son nom, travaille en toute autonomie et, surtout, sans fil. Il peut atteindre les 60 m de profondeur et résister à une pression de 10 bars. Co-équipier du plongeur, son rôle est de filmer en toute précision tant au niveau du cadrage que de la qualité des images. C’est potentiellement un outil d’inspection qui se situe entre le scaphandrier et le robot.

 

 A suivre :Drones – Une bulle aéronautique en Wallonie ! (2/2)

 

 

Sources :
- « Recherche : un drone bricoleur inspiré des araignées », 11/07/2017, www.drone-actu.fr
- « Ce drone inspiré d’une araignée tire des fils pour s’accrocher aux parois », Pierrick Bourgeois, le 12/10/2017, dailygeekshow.com
- « Des capteurs inspirés des araignées pour permettre aux drones de réagir plus vite », Aymeric Geoffre-Rouland, 25/05/2019, www.clubic.com
- « Drone : des capteurs inspirés des moustaches des animaux », Fabrice Auclert, 12/06/2019, www.futura-sciences.com
- « Ce dragon robot volant est plus agile que n'importe quel drone », Grégory Rozières, 27/06/2018, www.huffingtonpost.fr
- « Unmanned aircrafts », ec.europa.eu
- « Bourget 2019 : Airbus continue de s'intéresser aux services par drones », Justine Boquet, 19/06/2019, www.air-cosmos.com
- « Parrot : le spécialiste du drone se lance dans l’imagerie thermique », Frédéric Monflier, 05/04/2019, www.techniques-ingenieur.fr
- « RCA graduate Marcus Kung designs propellerless drone », Rima Sabina Aouf, 11/07/2018, www.dezeen.com
- « CES 2019 : iBubble, le premier drone sous-marin autonome, sans fil et "made in France" », 07/01/2019, marseille.latribune.fr 
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