Les chercheurs développent un essaim de petits drones pour explorer des environnements inconnus

Les chercheurs de l’Université de technologie de Delft ont développé un essaim de petits drones capables d’explorer de manière autonome des environnements inconnus. La recherche a été présentée le 23 octobre dans Science Robotics. Ce nouveau travail est important pour le développement continu de la robotique en essaim.

L’un des aspects les plus difficiles du développement de ces petits robots était que, pour qu’ils puissent se déplacer de manière autonome, il fallait résoudre le problème de leurs capacités de détection et de calcul limitées. L’équipe, composée de chercheurs de TU Delft, de l’Université de Liverpool et de l’Université Radbound de Nimègue, s’est inspirée de la navigation des insectes.

Un potentiel énorme

Comme nous l’avons mentionné à plusieurs reprises sur ce site, la robotique en essaim est un domaine en plein essor qui peut conduire à de nombreuses possibilités. Les essaims d’insectes réels ont été utilisés comme modèle pour les petits robots. Un robot individuel peut être limité dans ses capacités, mais en les regroupant, de nouvelles capacités peuvent être obtenues. Les petits robots sont souvent moins coûteux et peuvent effectuer des tâches que de nombreux robots plus grands ne peuvent pas accomplir. Avec l’utilisation de petits drones robotiques agissant en essaim, les sites de catastrophe pourraient être explorés et compris beaucoup plus rapidement. Cette technologie n’est pas encore disponible, mais les chercheurs travaillent constamment dessus en raison des grandes possibilités.

L’équipe de recherche conjointe de TU Delft, de l’Université de Liverpool et de l’Université Radbound de Nimègue est financée par la fondation nationale de sciences NWO Natural Artificial Intelligence programme.

L’un des principaux domaines où cette technologie peut être utilisée est dans les missions de recherche et de sauvetage. L’équipe de recherche a développé les essaims de drones avec l’idée de les utiliser dans de telles missions. Si l’équipe réussit ce qu’elle veut, les équipes de sauvetage pourraient utiliser des essaims de petits drones pour explorer un site de catastrophe et faire rapport. Par exemple, un bâtiment sur le point de s’effondrer serait exploré par les drones, qui feraient ensuite rapport avec les emplacements des personnes à l’intérieur.

Les essaims de petits drones pourraient également être équipés de caméras pour trouver des victimes. L’équipe de recherche a testé cela en envoyant les drones dans un environnement de bureau intérieur qui contenait deux victimes factices. L’expérience a été un succès, et un essaim de 6 drones a exploré 80 % des pièces ouvertes en 6 minutes. Cette tâche n’est pas possible avec un seul drone.

Un autre avantage de disposer de plusieurs petits drones est que, si l’un d’eux dysfonctionne et ne parvient pas à ramener une image, il y a plusieurs autres avec les mêmes informations. Cela a été démontré lors du test, où un drone a trouvé une victime mais a perdu l’image, et un autre est revenu avec.

Les plus grands défis

Kimberly McGuire est une étudiante en doctorat qui a travaillé sur le projet.

“Le plus grand défi pour atteindre l’exploration en essaim réside au niveau de l’intelligence individuelle des drones”, déclare McGuire. “Au début du projet, nous nous sommes concentrés sur la réalisation de capacités de vol de base, telles que le contrôle de la vitesse et l’évitement des obstacles. Après cela, nous avons conçu une méthode pour que les petits drones détectent et évitent les uns les autres. Nous avons résolu ce problème en faisant en sorte que chaque drone transporte une puce de communication sans fil, puis en utilisant la force du signal entre ces puces – c’est comme le nombre de barres affiché sur votre téléphone qui diminue lorsque vous vous éloignez de votre routeur WiFi à la maison. Les principaux avantages de cette méthode sont qu’elle n’exige pas de matériel supplémentaire sur le drone et qu’elle nécessite très peu de calculs.”

La partie la plus difficile du développement de ces petits robots en essaim est la navigation autonome. Il est extrêmement difficile d’obtenir qu’un groupe de petits robots navigue dans un environnement complètement inconnu. C’est la principale raison pour laquelle les chercheurs se sont tournés vers les insectes comme modèle ; ils naviguent souvent dans des environnements sans aucune connaissance préalable.

“L’idée principale qui sous-tend la nouvelle méthode de navigation est de réduire nos attentes de navigation à l’extrême : nous ne demandons aux robots que d’être capables de naviguer jusqu’à la station de base”, déclare Guido de Croon, investigateur principal du projet. “L’essaim de robots se déploie d’abord dans l’environnement en faisant suivre à chaque robot une direction préférée différente. Après exploration, les robots retournent à un balise sans fil située à la station de base.”

Ce nouveau développement n’est qu’un des nombreux qui émergent de la robotique. La robotique en essaim est un domaine important qui ouvre de nombreuses nouvelles possibilités.