Raphael Zufferey chercheur à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne publie ses premiers résultats dans le développement d’un tout nouveau système de drone volant. Loin des modèles grands publics qui se sont diffusés notamment pour la captation vidéo, l’ornithoptère se rapproche d’un oiseau et ressemble aux croquis de Léonard de Vinci.
Les faits : Une recherche européenne
Le drone s’inscrit dans le programme GRIFFIN, lancé par l’Union Européenne. Le cahier des charges exige un appareil avec des ailes, autonome et capable de se poser sur une petite surface en utilisant une vision numérique.
Le prototype doit donc ralentir en approchant de sa cible, conserver son équilibre et résister au choc de l’impact. Pour atteindre cet objectif Zufferey a fait le choix d’une griffe mécanique, similaire aux serres d’un rapace.
Autre défi, nous parlons bien d’un drone et non d’un simple robot. Il faut donc que l’engin soit en capacité de déterminer sa position dans l’environnement. Pour cela des capteurs et une liaison satellitaire sont essentiels.
Le drone de Raphael Zufferey pèse 700 grammes. Il est développé en partenariat entre le Laboratory Intelligent System et Biorobotics, tout deux affiliés à l’université de Lausanne. Connue pour ses partenariats internationaux, l’établissement inclut dans cette recherche l’université espagnole de Seville. Le directeur de recherche explique : « Nous prenons notre inspiration dans la nature pour créer des mécanismes et principes permettant d’améliorer les machines et systèmes de contrôle ». Ces laboratoires cumulent ainsi la biologie, les neurosciences, l’intelligence artificielle et l’ingénierie.
3,8 milliards d’années d’évolution constituent une banque d’inspiration considérable. Au delà du mouvement c’est aussi le système neuronal des animaux qui intéressent le laboratoire, pour optimiser les calculs des drones.
Le contexte : Développer de nouveaux usages et augmenter l’autonomie
Les applications de ce projet se concentrent autour des sciences naturelles et comprennent le prélèvement de matériaux biologiques dans des zones difficiles d’accès. La capacité d’accroche par une griffe mécanique servirait surtout à augmenter l’autonomie. Les drones aériens étant limités dans leur capacité par la réduction du poids des batteries et la forte consommation énergétique nécessaire pour lutter contre la gravité.
En pouvant se fixer sur une branche, le drone pourra recharger ses batteries par le photovoltaïque, en profitant d’une bonne exposition au soleil dans un espace sécurisé. Bien évidemment une telle capacité le rendra très utile pour suivre des migrations et le comportement des oiseaux. Le directeur de recherche souhaite tout de même développer un atterrissage sur des bâtiments pour diversifier l’utilité de sa recherche. Et le domaine militaire trouvera assurément un usage.
Lors de la seconde étape de ce projet, la difficulté va considérablement augmenter. Zufferey annonce les enjeux : « Pour le moment les vols expérimentaux avec atterrissage sont réalisés en intérieur, parce que nous avons besoin de contrôler la zone avec une localisation précise pour les capteurs de mouvements. Il nous faudra ensuite expérimenter le système d’accroche en extérieurs dans un environnement imprévisible. »
Il va alors s’agir de perfectionner la détection du drone mais aussi ses capacités à assurer un vol régulier face aux intempéries telles que le vent et la pluie. Pour peu que les oiseaux prédateurs le prennent pour une proie, il faudra aussi assurer sa résistance ou son esquive.