Abeilles robotiques : des chercheurs développent un robot volant entièrement omnidirectionnel

Dans une première mondiale, des chercheurs de la Washington State University (WSU) ont conçu une abeille robotisée, nommée Bee++, capable de voler de manière stable dans toutes les directions, y compris le mouvement de torsion complexe connu sous le nom de lacet. Cette percée fascinante dans le domaine de la robotique, rendue possible par une confluence de conception innovante et d'algorithmes de contrôle complexes, a une multitude d'applications potentielles allant de la pollinisation artificielle à la surveillance de l'environnement et aux efforts de recherche et de sauvetage.

Le prototype Bee++, composé de quatre ailes en fibre de carbone et mylar et de quatre actionneurs légers, chacun contrôlant une aile, représente une avancée majeure en robotique. Il est le premier du genre à atteindre les six degrés de liberté de mouvement observés chez les insectes volants. L'équipe dirigée par Néstor O. Pérez-Arancibia, professeur associé Flaherty à l'École de génie mécanique et des matériaux de la WSU, a publié ses recherches dans la revue. Transactions IEEE sur la robotique et ont présenté leurs conclusions à la Conférence internationale de l'IEEE sur la robotique et l'automatisation.

« Les chercheurs tentent de développer des insectes volants artificiels depuis plus de 30 ans », a déclaré Pérez-Arancibia. La création de ces minuscules robots nécessite non seulement une conception unique, mais aussi le développement de contrôleurs avancés imitant le fonctionnement du cerveau d'un insecte. « C'est un mélange de conception et de contrôle robotiques », a-t-il ajouté, soulignant l'importance de créer un « cerveau artificiel » pour ces minuscules robots.

Surmonter plusieurs limites

La première création de l'équipe de la WSU était une abeille robotisée à deux ailes. Cependant, ses mouvements étaient limités. Pour surmonter cette limitation, Pérez-Arancibia et ses doctorants ont construit un robot à quatre ailes suffisamment léger pour décoller en 2019. Ce robot pouvait exécuter des manœuvres complexes, comme des tangages et des roulis, en battant des ailes selon des schémas variés.

L'intégration du contrôle du lacet a cependant représenté un défi de taille. « Si vous ne pouvez pas contrôler le lacet, vous êtes extrêmement limité », a déclaré Pérez-Arancibia, expliquant que sans cela, les robots perdent le contrôle, perdent leur concentration et s'écrasent. Il a souligné que tous les degrés de mouvement sont essentiels pour les manœuvres d'évitement ou le suivi d'objets.

S'inspirant des insectes, l'équipe a introduit un design où les ailes battent dans un plan incliné. Ils ont également augmenté la fréquence des battements d'aile de 100 à 160 fois par seconde. "Une partie de la solution était la conception physique du robot, et nous avons également inventé une nouvelle conception pour le contrôleur - le cerveau qui dit au robot quoi faire", a-t-il ajouté.

Avec un poids de 95 mg et une envergure de 33 millimètres, le Bee++ est plus grand que les vraies abeilles et ne peut actuellement voler de manière autonome que pendant environ cinq minutes. Mais ces limitations n'ont pas entamé le moral de l'équipe. Ils travaillent au développement d'autres types d'insectes robotisés, notamment des rampants et des araignées d'eau.

Le développement de Bee++, incarnation de la valeur du biomimétisme et de l'innovation, a bénéficié du soutien de diverses organisations, dont la National Science Foundation, la DARPA, la Fondation WSU et le Palouse Club via le programme Cougar Cage de WSU. Grâce à ce travail pionnier, l'avenir de la robotique s'annonce prometteur, prometteur de développements encore plus révolutionnaires.