Photographie aérienne, livraison, cartographie, analyses scientifiques… aujourd’hui, les drones sont capables d’accomplir tout un faisceau de tâches diverses et variées. Mais en avez-vous déjà vu un atterrir et saisir des objets avec des serres, comme un vrai rapace ?
Pour rendre leurs machines plus performantes et résoudre des problèmes précis, les ingénieurs s’inspirent souvent du règne animal. Les drones n’y font pas exception; récemment, l’armée américaine a par exemple présenté un minuscule drone qui s’inspire des libellules. Dans des travaux récemment publiés dans Science et repérés par Interesting Engineering, des chercheurs américains de l’université de Stanford ont tenté de faire la même chose, mais avec un faucon pèlerin : voici le Stereotyped Nature-Inspired Aerial Grasper, ou SNAG.
Parmi tous les modèles dont auraient pu s’inspirer les chercheurs, celui-ci n’a certainement pas été choisi au hasard. En effet, cet oiseau majestueux dispose d’une sacrée réputation. Il s’agit tout simplement de l’animal le plus rapide de la Terre, toutes catégories confondues. Il est capable d’approcher les 400 km/h en piqué, ce qui ne laisse que peu de chances à ses proies.
Les rapaces, des merveilles d’ingénierie
Mais lorsqu’on approche à près d’un tiers de la vitesse du son, mieux vaut réagir au quart de tour ; pas question d’hésiter au moment de se poser ou d’attraper une proie. C’est cette précision extrême qui intéresse les ingénieurs de Stanford. Car malgré les nets progrès à ce niveau, les drones restent encore relativement patauds. Comme des hélicoptères, ils doivent se poser de façon très contrôlée. C’est l’inverse des oiseaux, qui peuvent se poser en équilibre tout en absorbant un impact.
“Pour les oiseaux, tout s’”apparente à une piste d’atterrissage”, explique l’ingénieur D. Lentik. “C’est une vraie source d’inspiration. L’idée, c’est que si l’on imaginait un nouveau système d’atterrissage, nous pourrions permettre à des drones de se percher n’importe où”, s’enthousiasme-t-il. Et pour imaginer ce nouveau système, ils ont tout simplement essayé d’imiter un outil qui a fait ses preuves depuis des milliers d’années chez les rapaces : les serres.
Mais c’est plus facile à dire qu’à faire. “Après des millions d’années d’évolution, les oiseaux nous donnent l’illusion que la capture, le décollage et l’atterrissage sont triviaux, même dans un environnement aussi variable et complexe qu’une forêt”, tempère son collègue William Roderick.
Une serre mécanique plus vraie que nature
Après des mois d’efforts, les ingénieurs de Stanford ont finalement réussi à produire une “patte” robotique qui imite celle du faucon pèlerin. Comme son équivalent biologique, elle est subdivisée en plusieurs segments qui jouent le rôle de muscles. En parallèle, un ensemble de câbles, de poulies, de moteurs et de ressorts vient jouer le rôle des tendons. Cette structure permet aux “serres” de se refermer instantanément autour de la cible – un perchoir ou une proie – tout en absorbant l’impact dans ce que les chercheurs décrivent comme une “collision dynamique”.
Une fois l’étreinte resserrée, les moteurs situés à la base du membre bionique – là où se trouverait normalement la hanche de l’animal – lui permettent de se stabiliser tranquillement sur son nouveau perchoir, ou au-dessus de sa proie.
Selon ses concepteurs, le système fonctionne remarquablement bien. Le drone s’est montré capable de se poser sur des tas de branches de formes très différentes. Il est même parvenu à le faire sur des surfaces glissantes. Cerise sur le gâteau : comme un vrai rapace apprivoisé, SNAG a même réussi à attraper au vol des objets lancés par les chercheurs !
C’est un système avant tout expérimental; en l’état, l’équipe n’a pas l’intention de commercialiser un robot-faucon domestique. Mais il ne s’agit pas d’un gadget dénué d’intérêt pour autant. Car permettre à des drones de se “reposer” ainsi sur des surfaces auparavant inaccessibles pourrait leur ouvrir les portes d’environnements qui leur étaient autrefois très inhospitaliers, comme les forêts tropicales. Ils pourraient ainsi devenir une plateforme de choix pour surveiller la biodiversité ou les conditions climatiques dans ces écosystèmes.
À terme, ces drones pourraient s’approcher encore plus près des vrais rapaces. Les chercheurs imaginent même d’autres fonctions qui pourraient devenir réalité une fois cette technologie mature; ces faucons mécaniques pourraient par exemple faire la chasse aux oiseaux sur les aéroports, où ils représentent un véritable casse-tête logistique au quotidien. Le texte de l’étude est disponible ici.
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