Africa-Press – Senegal. Le casse-tête de la voiture volante réside dans la difficulté à faire gérer par un même véhicule des contraintes parfaitement contraires: défier la gravité, pour voler, et recourir à la gravité, pour se maintenir au sol et rouler. C’est exactement ce dont sont capables les oiseaux, qui peuvent s’élever dans les airs mais aussi sautiller et marcher sur leurs deux pattes. Une équipe de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (Suisse), épaulée par une chercheuse du laboratoire de neuromécanique de l’université de Californie à Irvine (Etats-Unis), s’en est inspirée pour développer un drone volant poussant très loin le biomimétisme.
Appelé RAVEN (pour “Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple ENvironments”), l’appareil ressemble en tous points à un oiseau avec ses deux ailes, un empennage très similaire à une queue et deux pattes articulées. D’un poids de 620 g et d’une envergure d’un mètre, il prend pour modèle la corneille noire. Mais il ne bat pas des ailes. Il est doté d’une hélice à l’avant (à la place du bec) et tous les éléments les plus pesants se trouvent rassemblés au centre de la structure, dans le corps. Des ressorts et des moteurs actionnent les pattes pour reproduire les mouvements de la marche mais aussi l’impulsion qui permet à un oiseau de décoller.
Le corps et les ailes du drone ont été fabriqués par impression 3D en acide polyactique (un polymère biodégradable) et les mécanismes internes (rouages, engrenages) sont composés d’une combinaison d’éléments imprimés en 3D et d’autres issus du commerce. De la fibre de carbone et du silicone servent pour les pattes et les pieds.
2,4 mètres par seconde au décollage
L’engin est radiocommandé. Après une phase d’essais en simulation, il a été testé dans une pièce de huit mètres sous plafond, avec un système de capture de mouvements braqué sur lui pour les mesures de vitesse et les analyses a posteriori.
Les chercheurs ont d’abord étudié le mouvement consistant à utiliser les pattes pour s’élancer dans les airs. En synchronisant cette action avec le déclenchement du rotor avant, ils ont mesuré au décollage une vitesse similaire à celle des vrais oiseaux, à savoir 2,4 mètres par seconde en 0,17 seconde. Mais en coupant le moteur, et en faisant en sorte que le drone ne décolle qu’à la force de ses pattes, ils ont mesuré une vitesse de 2,2 mètres par seconde. Autrement dit, les seules pattes contribuent à 91,7% de la vitesse au décollage, de quoi économiser de l’énergie. Cette impulsion permet aussi au drone de commencer à voler à 40 cm au-dessus de son point de décollage.
Un saut de 37 cm
Le déplacement au sol a, lui aussi, donné lieu à plusieurs expérimentations. Le drone-oiseau peut marcher mais, trop instable, il finit par tomber après quelques pas. En revanche, s’il avance avec la queue trainant au sol, il se maintient en position. Ensuite, il peut sauter pour franchir un obstacle ou un fossé: d’un bond, il couvre une distance de 26,6 cm. Enfin, d’un saut qui le hisse à 37 cm dans les airs, il peut atterrir sur un promontoire haut de 26 cm.
RAVEN entre dans une lignée de drones aux design très divers mais autant pour point commun de combiner plusieurs modes de locomotion, comme le MorphoBot de CalTech ou ce drone bimodal chinois, avec pour intérêt de pouvoir s’adapter à des situations et des terrains variables sans changer d’engin.
“Pour l’instant, RAVEN est incapable de détecter à quel moment il lui faut marcher, sauter ou voler, précise Won Dong Shin, co-auteur de ce projet et membre du laboratoire des systèmes intelligents de l’EPFL. Pour passer à d’un mode de locomotion à un autre, il faut à chaque fois reprogrammer le drone pour générer une trajectoire pré-programmée”.
Mais toutes ces aptitudes donnent d’ores et déjà un avantage certain à cet appareil sur un drone roulant, mentionne l’équipe dans son article, lui permettant d’atteindre des endroits inaccessibles à ces derniers et de gérer la transition en divers types de terrain. Avec en ligne de mire des usages en termes de missions d’inspection, d’exploration de zones sinistrées, inaccessibles ou dangereuses pour les humains.
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