Biomimétisme

EPFL : un ornithoptère, robot ailé, capable de se poser comme un oiseau

Un ornithoptère , ou robot ailé capable de se poser de manière autonome sur un perchoir horizontal: c’est ce qu’on mis au point des scientifiques de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. Cette innovation pourrait considérablement les tâches assistées par des robots, explique le texte ci-dessous largement inspiré par le document rédigé par Celia Luterbacher, du service communication de l’école suisse.

L’acte de se percher implique chez un oiseau, la gestion assez subtile entre vitesse, forces et précision. Le mouvement est si complexe qu’aucun robot ailé, ou ornithoptère, n’était parvenu à le maîtriser. Mais Raphael Zufferey, chercheur postdoctoral au Laboratoire des systèmes intelligents (LIS) et au Laboratoire de bio-robotique (BioRob) de la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur, est le principal auteur d’un article publié dans Nature Communications, qui décrit le train d’atterrissage rendant possible le perchage. Le système de perchage a été créé et testé en collaboration avec l’Université de Séville où l’ornithoptère de 700 grammes a été mis au point dans le cadre du projet européen GRIFFIN.

«Il s’agit de la première phase d’un projet plus vaste. Si un ornithoptère maîtrisait l’atterrissage sur une branche d’arbre de manière autonome, il pourrait effectuer des tâches spécifiques, comme la collecte discrète d’échantillons biologiques ou la prise de mesures sur un arbre. À terme, il pourrait même se poser sur des structures artificielles, ce qui ouvrirait de nouveaux domaines d’application», explique Raphael Zufferey.

Les problèmes liés à l’atterrissage d’un ornithoptère sur un perchoir sans commande externe ont nécessité de gérer de nombreux facteurs mis au point au fil de l’évolution naturelle. L’ornithoptère  doit d’abord être capable de ralentir avant de se percher tout en volant. Sa griffe devait être  assez solide pour s’accrocher au perchoir et supporter le poids du robot, sans être trop lourde. Enfin, le robot doit être capable de percevoir son environnement et le perchoir en fonction de sa position, de sa vitesse et de sa trajectoire.

L’ornithoptère a été équipé d’un ordinateur et d’un système de navigation complétés par un système externe de capture de mouvements pour l’aider à déterminer sa position. L’appendice de la patte de l’ornithoptère a été finement calibré pour compenser les oscillations du vol lorsqu’il tentait de se concentrer sur le perchoir et de l’agripper. La griffe a été conçue de sorte à absorber l’élan vers l’avant du robot lors de l’impact, et à se refermer rapidement et fermement pour supporter son poids et maintenir l’équilibre.  Raphael Zufferey et ses collègues ont finalement  créé deux ornithoptères à griffe pour reproduire leurs résultats de perchage. Raphael Zufferey réfléchit à la manière dont le dispositif pourrait être élargi et amélioré, notamment dans un environnement extérieur.

«Pour le moment, les expériences de vol sont réalisées en intérieur, car nous devons contrôler la zone de vol avec une localisation précise depuis le système de capture de mouvements. Plus tard, nous aimerions augmenter l’autonomie du robot pour qu’il effectue des tâches de perchage et de manipulation en extérieur dans un environnement plus imprévisible.»
Références

Zufferey, R., Tormo-Barbero, J., Feliu-Talegón, D. et al. How ornithopters can perch autonomously on a branch. Nat Commun 13, 7713 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-35356-5

 

 

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