Les abeilles robotiques : les chercheurs développent un robot volant entièrement omnidirectionnel

Dans un premier mondial, des chercheurs de l’Université d’État de Washington (WSU) ont conçu une abeille robotique, nommée Bee++, capable de voler de manière stable dans toutes les directions, y compris le mouvement de torsion complexe appelé lacet. Cette avancée fascinante dans le domaine de la robotique, rendue possible par une combinaison de conception innovante et d’algorithmes de contrôle complexes, a un grand nombre d’applications potentielles allant de la pollinisation artificielle à la surveillance de l’environnement et aux opérations 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 dans la robotique. Il est le premier de son genre à accomplir les six degrés de mouvement libre observés chez les insectes volants. L’équipe dirigée par Néstor O. Pérez-Arancibia, professeur associé à la Flaherty School of Mechanical and Materials Engineering de la WSU, a publié ses recherches dans les IEEE Transactions on Robotics et a présenté ses résultats à la Conférence internationale 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 petits 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 robotique et de contrôle”, a-t-il ajouté, soulignant l’importance de créer un ‘cerveau artificiel’ pour ces petits robots.

Surmonter plusieurs limitations

La première création de l’équipe de la WSU était une abeille robotique à deux ailes. Cependant, elle était limitée dans ses mouvements. Pour surmonter cette limitation, Pérez-Arancibia et ses étudiants de doctorat ont construit un robot à quatre ailes suffisamment léger pour décoller en 2019. Le robot pouvait exécuter des manœuvres complexes, en effectuant des mouvements de tangage et de roulis, en faisant battre ses ailes de manière variée.

L’intégration du contrôle de lacet, cependant, a présenté un défi important. “Si vous ne pouvez pas contrôler le lacet, vous êtes très limité”, a déclaré Pérez-Arancibia, expliquant que sans cela, les robots tournent hors de contrôle, perdent leur concentration et s’écrasent. Il a souligné que tous les degrés de mouvement sont critiques pour les manœuvres d’évitement ou pour suivre des objets.

En s’inspirant des insectes, l’équipe a introduit une conception où les ailes battent dans un plan incliné. Ils ont également augmenté la fréquence de battement des ailes de 100 à 160 fois par seconde. “Une partie de la solution était la conception physique du robot, et nous avons également inventé un nouveau design pour le contrôleur – le cerveau qui indique au robot ce qu’il doit faire”, a-t-il ajouté.

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

Le développement du Bee++, une incarnation de la valeur de la biomimétie et de l’innovation, a été soutenu par diverses organisations, notamment la National Science Foundation, la DARPA, la Fondation WSU et le Palouse Club dans le cadre du programme Cougar Cage de la WSU. Avec ce travail pionnier, l’avenir de la robotique s’annonce radieux, regorgeant de promesses de développements encore plus révolutionnaires.