Tous les pilotes de drones savent qu’il vaut mieux éviter de percuter une surface dure en vol, car les quadcoptères classiques supportent généralement mal ce genre de collision, même sur les modèles où les hélices sont protégées. Mais des chercheurs pensent avoir trouvé une solution à ce problème : équiper l’appareil de bras flexibles et d’un système de contrôle spécialisé pour qu’il puisse encaisser un impact significatif, et passer dans des interstices où il serait autrement resté coincé.
Le prototype en question, présenté dans IEEE Spectrum, a été conçu par trois chercheurs du laboratoire de robotique autonome de l’Université des Sciences et des Technologies norvégienne. Vu de loin, cet engin baptisé Morphy ressemble à s’y méprendre à un quadcoptère de série tout ce qu’il y a de plus standard. Mais en s’approchant, on peut observer que les quatre hélices sont reliées au corps par des bras imprimés en 3D en élastomère — la famille de polymères élastiques à laquelle appartient le caoutchouc.
Un capteur à effet Hall pour une réactivité maximale
Lorsqu’un des bras entre en contact avec une surface solide, il peut donc se plier pour éviter de rompre. Le problème, c’est que cette variation dans l’orientation de l’hélice pourrait facilement mener à un crash, puisque les propulseurs sont censés rester en place et que le logiciel d’un drone standard n’est pas du tout conçu pour tenir compte de ces variations. Pour cette raison, les chercheurs ont dû intégrer un autre élément à chaque bras pour détecter ces changements en temps réel.
C’est quelque chose qu’il aurait techniquement été possible de faire avec une combinaison de composants comme des accéléromètres ou des gyroscopes. Mais dans ce contexte où il est primordial d’avoir un niveau de précision parfait pour permettre au drone de conserver son attitude, ils peuvent souffrir de certaines limites.
Il s’agit en effet de capteurs actifs. Par définition, ils disposent donc d’un taux d’échantillonnage (le nombre de mesures par unité de temps) limité. Par conséquent, on se retrouve fatalement avec une latence. Certes, les gyroscopes et accéléromètres modernes peuvent atteindre des taux extrêmement élevés, et donc bénéficier d’une latence très faible. Mais cette dernière n’est pas tout à fait négligeable dans ce contexte où l’appareil doit corriger son attitude extrêmement rapidement. Surtout lorsqu’on ajoute le temps de traitement à l’équation.
À la place, les chercheurs ont donc misé sur un capteur à effet Hall. Il s’agit d’un composant qui permet de mesurer une variation du champ magnétique local. La description de la vidéo où est présenté l’engin ne le précise pas, mais il s’agit probablement d’un modèle passif et analogique. Le cas échéant, cela signifierait qu’il peut émettre constamment un courant électrique directement proportionnel aux variations qu’il mesure sans traitement intermédiaire du signal. Par conséquent, la latence devient quasiment nulle et le robot peut se stabiliser en un éclair.
Des test déjà concluants
Et si l’on se fie à la vidéo des tests, cette approche semble fonctionner à merveille. Les chercheurs ont forcé Morphy à percuter des surfaces solides à une vitesse pas non plus extrême, mais tout de même assez importante pour mettre un drone standard en très mauvaise posture.
Et à chaque fois, il a encaissé le choc comme un chef avant de se stabiliser immédiatement après la collision. La cerise sur le gâteau, c’est que cette architecture flexible permet même au drone de passer dans des interstices où il se serait autrement retrouvé coincé.
Une nouvelle catégorie de drones flexibles ?
Cette approche pourrait ouvrir la voie à de nouveaux engins à l’intersection des drones classiques et de la robotique souple, cette discipline qui consiste à construire des appareils en matériaux flexibles ou gonflables. Mais selon les concepteurs, cela pourrait surtout s’avérer utile pour les drones autonomes. Dans ce contexte, il s’agirait d’une sécurité supplémentaire très appréciable, notamment pour des engins censés fonctionner sans supervision ou dans des zones difficiles d’accès où ils n’ont donc que très peu de marge d’erreur.
« Les collisions qu’il fallait absolument éviter autrefois deviennent désormais des risques acceptables, tandis que les zones intraversables pour un robot d’une certaine taille peuvent désormais être négociées grâce à cette compression. Ces nouvelles interactions avec l’environnement peuvent ouvrir la voie à de nouveaux types d’intelligence embarquée », écrivent les chercheurs. Il sera donc intéressant de voir si ce genre de concept finira par se démocratiser d’ici quelques années.
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