Drones agiles à l'échelle insecte : vol de précision pour tâches industrielles et agricoles

Les insectes peuvent être remarquablement acrobatiques et résilients en vol. Ces traits les aident à naviguer dans le monde aérien, avec les rafales de vent, les obstacles et l'incertitude générale. Des chercheurs ont développé des drones de la taille d'insectes avec une dextérité et une résilience similaires. Les robots aériens sont alimentés par une nouvelle classe d'actionneur souple qui leur permet de supporter les épreuves physiques du vol réel. Ces robots pourraient un jour aider les humains en pollinisant les cultures ou en effectuant des inspections de machines dans des espaces confinés.

Généralement, les drones nécessitent de grands espaces ouverts car ils ne sont ni assez agiles pour naviguer dans des espaces confinés, ni assez robustes pour supporter des collisions dans une foule. Les très petits drones nécessitent une construction fondamentalement différente des plus grands. Les gros drones sont généralement alimentés par des moteurs, qui perdent en efficacité en rétrécissant. Pour les drones de taille insecte, l'alternative a été d'utiliser un petit actionneur rigide fait de matériaux céramiques piézoélectriques. Bien que les céramiques piézoélectriques aient permis à la première génération de minuscules robots de voler, elles sont assez fragiles. Et c'est un problème quand on construit un robot pour imiter un insecte — les bourdons butineurs subissent une collision environ une fois par seconde.

L'équipe a conçu un minuscule drone plus résistant en utilisant des actionneurs souples au lieu de durs et fragiles. Les actionneurs souples sont faits de minces cylindres de caoutchouc revêtus de nanotubes de carbone. Lorsque la tension est appliquée aux nanotubes de carbone, ils produisent une force électrostatique qui comprime et étire le cylindre de caoutchouc. L'allongement et la contraction répétés font battre les ailes du drone près de 500 fois par seconde, donnant au drone une résilience semblable à celle des insectes. Les drones peuvent être heurtés en vol et récupérer, et peuvent aussi effectuer des manœuvres agressives comme des culbutes dans les airs. Les drones pèsent 0,6 gramme, soit environ la masse d'un gros bourdon. Le drone ressemble un peu à une minuscule cassette avec des ailes, bien que l'équipe travaille sur un nouveau prototype en forme de libellule.

En raison de la conformité inhérente des actionneurs souples, le robot peut heurter des obstacles en toute sécurité sans grandement inhiber le vol. Cette caractéristique est bien adaptée au vol dans des environnements encombrés et dynamiques et pourrait être très utile pour de nombreuses applications réelles. Une étape clé vers ces applications sera de détacher les robots d'une source d'alimentation filaire, actuellement requise par la haute tension de fonctionnement des actionneurs.

Les mini-drones pourraient naviguer dans des machines complexes pour assurer la sécurité et la fonctionnalité ; par exemple, lors de l'inspection d'un moteur à turbine. Le drone doit se déplacer dans un espace clos avec une petite caméra pour vérifier les fissures sur les plaques de turbine. D'autres applications potentielles incluent la pollinisation artificielle de cultures ou l'accomplissement de missions de recherche et sauvetage après une catastrophe.

Informations de contact