Article

1 - TYPOLOGIE DES MICRODRONES

2 - CAPTEURS BIO-INSPIRÉS POUR LES MICRODRONES

3 - GUIDAGE PAR FLUX OPTIQUE DES MICRODRONES

4 - CONCLUSION

5 - ACRONYMES

Article de référence | Réf : S7717 v1

Microdrones bio-inspirés - Doter nos futurs robots aériens de l’agilité des insectes

Auteur(s) : Julien SERRES, Stéphane VIOLLET, Franck RUFFIER

Date de publication : 10 juil. 2017

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RÉSUMÉ

Aujourd’hui, les insectes volants sont perçus comme étant de véritables aéronefs minuscules et agiles, équipés d’un cerveau parcimonieux, capables de naviguer à vue en environnements imprévisibles. Comprendre leur fonctionnement permettrait de résoudre les différentes problématiques inhérentes à la miniaturisation des drones. Robotiser un drone d’environ 1 kg est envisageable en miniaturisant l’avionique existante, mais au détriment de leur autonomie en vol. En revanche, robotiser un drone d’environ 1 à 100 g nécessite une démarche innovante s’inspirant des insectes volants sur le plan de leur système de propulsion basé sur des ailes battantes, ou de leur système sensorimoteur basé principalement sur la vision pour se stabiliser, s’orienter, naviguer, ou pour voir et éviter les obstacles.

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ABSTRACT

Bio-inspired microdrones. Equipping our future aerial robots with insect agility

Flying insects are now seen as true aircraft, tiny and agile, and fitted with a parsimonious brain capable of visually navigating in unpredictable environments. Understanding how they fly would help engineers resolve various issues in drone miniaturization. To robotize a drone weighing 1 kg, conventional avionics can be employed by miniaturizing avionic systems, but at the expense of flight autonomy. However, robotizing a drone with a mass between 1 g and 500 g requires an innovative approach. Inspiration can be taken from flying insects with regard to both their flapping-wing propulsion system and their visiosensory system, mainly based on vision, that they use to orientate in space, navigate, and avoid obstacles.

Auteur(s)

  • Julien SERRES : Maître de conférences, Aix-Marseille Université, Aix Marseille Univ, CNRS, ISM, Marseille, France

  • Stéphane VIOLLET : Directeur de recherche CNRS Aix Marseille Univ, CNRS, ISM, Marseille, France

  • Franck RUFFIER : Chargé de recherche CNRS Aix Marseille Univ, CNRS, ISM, Marseille, France

INTRODUCTION

Les techniques dites « bio-inspirées » pour le pilotage de robots n’en sont pour l’instant qu’à leurs balbutiements. Ce n’est pourtant pas faute de modèles que l’on pourrait fort bien suivre. Tous les problèmes difficiles de la robotique aérienne autonome, tels que le contrôle d’attitude, le décollage automatique, l’atterrissage automatique, l’appontage automatique, le camouflage dynamique, ou encore la poursuite et la capture d’intrus, ont été résolus par la Nature voici plusieurs centaines de millions d’années. Les nombreuses expériences d’éthologie menées depuis 80 ans, notamment sur les insectes ailés, nous révèlent des idées originales, largement éprouvées et optimisées en termes de choix de modalités sensorielles, de méthodes de fusion multisensorielle et de complexité calculatoire adaptée aux ressources embarquées.

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KEYWORDS

miniaturization   |   aircraft   |   drones   |   flying insects

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-s7717


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - JIN (Z.), WAYDO (S.), WILDANGER (E.B.), LAMMERS (M.), SCHOLZE (H.), FOLEY (P.) et al -   MVWT-II : the second generation caltech multi-vehicle wireless test-bed.  -  In : American Control Conference. Proceedings of the 2004, vol. 6, IEEE, p. 5321-5326 (2004).

  • (2) - ROUBIEU (F.L.), SERRES (J.R.), COLONNIER (F.), FRANCESCHINI (N.), VIOLLET (S.), RUFFIER (F.) -   A biomimetic vision-based hovercraft accounts for bees’ complex behaviour in various corridors. The following video shows the LORA robot visually guiding itself in various tunnels.  -  Bioinspiration and biomimetics. 9(3), 036003 (2014) http://www. dailymotion. com/embed/video/xuggrs

  • (3) - IBADIA (S.B.), BERNARDET (U.), VERSCHURE (P.F.) -   Non-linear neuronal responses as an emergent property of afferent networks : a case study of the locust lobula giant movement detector.  -  PLoS Comput Biol., 6(3), e1000701 (2010).

  • (4) - FULLER (S.B.), MURRAY (R.M.) -   A hovercraft robot that uses insect-inspired visual autocorrelation for motion control in a corridor.  -  In : Robotics and Biomimetics (ROBIO), 2011 IEEE International Conference on. IEEE, p. 1474-1481 (2011).

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