Africa-Press – Guinée. Dans les films d’action, il n’est pas rare de voir des personnages progresser en douce à l’intérieur des conduits d’aération d’un bâtiment. En pratique, la chose est très compliquée: ces installations sont étroites et pas assez robustes pour supporter le poids d’un corps humain. C’est même pour cela que l’inspection et la maintenance sont difficiles.
D’où l’intérêt d’y envoyer des drones, sauf qu’eux aussi peinent à progresser dans ce genre d’environnement en raison du manque de luminosité, empêchant le guidage avec des caméras, et surtout des turbulences qui nuisent à la stabilité du vol. Un drone crée lui-même ses propres perturbations en raison de l’air que déplacent ses rotors dans l’espace confiné d’un tel conduit.
Une équipe de chercheurs du CNRS, de l’Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique (Inria) et des universités de Lorraine et Aix Marseille a pourtant mis au point une solution permettant d’envoyer un petit quadricoptère dans un conduit de 35 cm de diamètre. Le projet est détaillé dans un article publié dans NPJ Robotics.
Différents diamètres de conduit testés
Les chercheurs ont choisi un appareil de 18 centimètres de large, rotors compris, et ont commencé par étudier quelles forces contraires il allait devoir affronter. Pour cela, le drone a été placé sur un capteur de force et fixé au bout du bras robotique articulé bien connu de la société Franka.
Le robot a ainsi glissé l’appareil, moteurs en marche, à l’intérieur d’un conduit d’aération, durant 10 secondes tandis que le capteur collectait les données sur les perturbations. L’opération a été répétée à 192 endroits différents et dans des conduits de différents diamètres, de 40 à 65 cm.
Vers une utilisation pour des maintenances industrielles
Les chercheurs ont ainsi noté que le drone subit une pression vers le bas lorsqu’il vole au centre du conduit mais profite d’un effet de sol à environ 8-10 cm d’altitude. En appliquant cette méthode à un conduit de 50 cm de large mais de forme carrée, et non plus circulaire, l’effet de sol persiste. Le plein centre s’avère stable, cette fois, mais le drone est attiré vers le haut ou les parois latérales s’il s’approche en deçà de 15 cm.
Lors de la phase de collecte de données, le drone est maintenu et déplacé dans la conduite par le bras robotisé de Franka. Crédit: Jean-Baptiste Mouret
Toutes ces données ont permis d’établir une cartographie des forces aérodynamiques d’une conduite qui aidera le drone à voler dans les zones sûres et à éviter les zones dangereuses. Faute de « voir » où il vole, l’appareil est équipé de lasers infrarouges. Un algorithme d’apprentissage automatique a été entraîné à reconnaître où se positionnait le drone dans la conduite en fonction des données lasers.
Divers tests de vol ont été ensuite menés dans des conduits de diamètres variables. Le drone a notamment réussi à rester stable durant deux minutes dans un tuyau de 35 cm, en se positionnant à 11,5 cm du sol.
Ce projet ouvre évidemment la voie à des applications en maintenance industrielle et la prochaine étape consistera à faire voler ce drone équipé d’instruments tels que des caméras thermiques ou des capteurs de gaz, pour détecter des fuites.
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