Biomimétisme : Cette chauve-souris robot semi-autonome va hanter vos nuits

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Ce robot chauve-souris de deux mètres d’envergure, capable de voler seul, va hanter vos nuits

Festo, une entreprise allemande spécialisée dans l’automatisation pneumatique et électrique, voue une passion au biomimétisme. On lui doit tout un bestiaire allant du robot kangourou aux fourmis bioniques. L’entreprise a présenté le 27 mars sa nouvelle création : le BionicFlyingFox.

Contrairement à ce que son nom indique, cette machine n’est pas un renard, mais une immense chauve-souris de deux mètres d’envergure. Avec ses ailes en membrane élastique, elle est capable de reproduire à l’identique le vol des mammifères. Le robot est équipé d’un système de pilotage semi-automatique. Un ordinateur calcule les trajectoires et les transmet à la chauve-souris qui adapte ensuite le mouvement de ses ailes pour voler de manière optimale dans une zone délimitée.

Objet volant ultra-léger avec cinématique intelligente

Pour le BionicFlyingFox, nos développeurs du Bionic Learning Network ont étudié de près la roussette et appliqué techniquement son comportement en vol particulier. L’interaction de l’électronique on-board intégrée avec un système motion-tracking permet à l’objet volant ultra-léger d’évoluer en partielle autonomie dans un espace aérien délimité.

La roussette (flying fox en anglais) fait partie de l’ordre des chiroptères ; les seuls mammifères pouvant voler activement. Une caractéristique particulière est son patagium (membrane de peau) fin et élastique qui s’étend du métacarpe et des phalanges allongés jusqu’aux chevilles. En vol, les animaux dirigent de manière ciblée la courbe de la membrane de vol et peuvent ainsi évoluer dans l’espace aérien de façon aérodynamique et agile. Cela leur permet d’obtenir une poussée maximale également en cas de manœuvres de vol lentes.

Cinématique agile selon un modèle naturel

Avec une envergure de 228 cm et une longueur de corps de 87 cm, la roussette artificielle pèse seulement 580 grammes. La cinématique de ses ailes est également répartie dans la zone du bras et de la main comme chez la roussette naturelle et revêtue d’une peau élastique qui s’étend en continu des ailes aux pieds. Ainsi, la surface de ses ailes est relativement importante et ceci permet d’obtenir une charge surfacique réduite. Comme pour le modèle biologique, tous les points articulés se trouvent sur un niveau de sorte que le BionicFlyingFox puisse commander et plier ses ailes individuellement.

Membrane de vol spécialement conçue

La membrane de peau du modèle est ultra-fine, ultra-légère et en même temps robuste. Elle est constituée de deux films étanches à l’air et d’un tricot en élasthane qui sont soudés ensemble sur environ 45 000 points. En raison de son élasticité, elle ne se froisse quasiment pas même lorsque les ailes sont rétractées. La structure alvéolaire du tricot empêche que de petites fissures sur la membrane de peau continuent à s’agrandir. Ainsi, le BionicFlyingFox peut continuer son vol même si le tissu est légèrement endommagé.

Une construction astucieuse : le système électronique on-board intégré dans le fuselage qui interagit avec le système mécanique des ailes

Vol partiellement autonome dans un espace délimité

Pour que le BionicFlyingFox puisse se mouvoir en partielle autonomie dans un espace aérien défini, il communique avec un système motion-tracking. L’installation saisit en permanence sa position. En même temps, le système planifie les trajectoires de vol et fournit les instructions de commande nécessaires à ces derniers. Le décollage et l’atterrissage sont effectués manuellement par l’homme. En vol, c’est l’autopilote qui prend le relais.

Système de vision mobile pour une localisation exacte

Un élément important du système motion-tracking : deux caméras infrarouge placées sur une unité de rotation et d’inclinaison (pan-tilt unit en anglais). Ainsi, elles peuvent être tournées et basculées de sorte qu’elles puissent observer depuis le sol l’ensemble du vol du BionicFlyingFox. Les caméras détectent la roussette à l’aide de quatre marqueurs infrarouge actifs, fixés sur les jambes et sur l’extrémité des ailes.

Apprentissage automatique de la trajectoire de vol idéale

Les images des caméras sont envoyées à un ordinateur superviseur central. Celui-ci évalue les données et coordonne le vol de l’extérieur, comme un contrôleur aérien. L’ordinateur contient à cet effet des chemins préprogrammés qui fixent la trajectoire de vol pour le BionicFlyingFox lors de ses manœuvres. Les mouvements des ailes requis pour exécuter de façon optimale les trajectoires de consigne sont calculés par la roussette artificielle elle-même, via son système électronique on-board et ses comportements complexes.

Les algorithmes de régulation nécessaires pour cela parviennent à la roussette de l’ordinateur superviseur, où ils sont appris de façon automatique et améliorés en permanence. Ainsi, le BionicFlyingFox peut optimiser son comportement lors des vols et ainsi, refaire les trajectoires prescrites de façon de plus en plus précise à chaque vol. La commande s’effectue via le mouvement des jambes et de la surface des ailes ainsi modifiable.