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++, construit avec quatre ailes en fibre de carbone et mylar et quatre actionneurs légers, chacun contrôlant une aile, représente une avancée significative en robotique. C'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 le 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 essaient 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 également le développement de contrôleurs avancés qui imitent le fonctionnement d'un cerveau d'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 WSU était une abeille robotique à deux ailes. Cependant, il était limité dans ses mouvements. Pour surmonter cette limitation, Pérez-Arancibia et ses doctorants ont construit un robot à quatre ailes suffisamment léger pour décoller en 2019. Le robot pouvait exécuter des manœuvres complexes, tangage et roulis, en battant des ailes selon des schémas variés.

L'incorporation du contrôle du lacet, cependant, a présenté un défi important. "Si vous ne pouvez pas contrôler le lacet, vous êtes super limité", a déclaré Pérez-Arancibia, expliquant que sans cela, les robots deviennent incontrôlables, perdent leur concentration et s'écrasent. Il a souligné que tous les degrés de mouvement sont d'une importance cruciale 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.

À 95 mg avec une envergure de 33 millimètres, le Bee ++ est plus grand que les vraies abeilles et n'est actuellement capable de voler de manière autonome que pendant environ cinq minutes à la fois. Mais ces limitations n'ont pas refroidi le moral de l'équipe. Ils travaillent au développement d'autres types de robots insectes, notamment des chenilles et des marcheurs d'eau.

Le développement de Bee++, une incarnation de la valeur du biomimétisme et de l'innovation, a été soutenu par diverses organisations, dont la National Science Foundation, la DARPA, la WSU Foundation et le Palouse Club par le biais du programme Cougar Cage de la WSU. Avec ce travail de pionnier, l'avenir de la robotique s'annonce radieux, grouillant de promesses de développements encore plus révolutionnaires.