Un drone à la queue et aux ailes amovibles inspiré par les rapaces

L’autour des palombes, rapace rapide et puissant, est un spécialiste du vol en forêt. Après avoir étudié la forme de ses ailes et de sa queue, ainsi que son comportement de vol, des scientifiques du Laboratoire de systèmes intelligents de l’EPFL, dirigé par Dario Floreano, ont conçu un drone dont les caractéristiques se rapprochent de celle du prédateur. « Cet oiseau joue conjointement avec la position de sa queue et de ses ailes s’il souhaite effectuer des changements rapides de direction lors de la chasse en forêt, d'un vol lors de la poursuite de proies en terrain découvert ou d'un vol plané efficace pour économiser son énergie », explique Enrico Ajanic, premier auteur de la recherche et doctorant dans le laboratoire de Dario Floreano. Ce dernier ajoute: «Notre recherche extrait les principes de l’agilité de vol des oiseaux pour créer un drone qui peut se rapprocher des performances de vol des rapaces, mais aussi tester l'hypothèse biologique selon laquelle une queue qui se transforme joue un rôle important dans la réalisation de virages plus rapides, de décélérations, et même de vols lents ».

Une queue et des ailes qui bougent

En 2016, les scientifiques de la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur de l’EPFL avaient déjà développé un drone inspiré d’oiseaux, avec des ailes modulables. Mais avec cette nouvelle version de drone, les chercheurs ont réalisé un pas en avant puisque c’est désormais la forme des ailes et de la queue qu’il est possible de modifier et de contrôler grâce aux plumes artificielles. « La conception et la fabrication des mécanismes se révèlent complexes. Nous avons amélioré les ailes afin qu’elles se rapprochent plus de celles du rapace. Maintenant que le drone comprend une queue à plumes qui se transforme en synergie avec les ailes, cette technologie offre au drone une agilité hors pair », explique Enrico Ajanic. Le drone modifie la forme de son aile et de sa queue pour changer de direction plus rapidement, voler plus lentement sans tomber au sol et réduire la résistance de l'air lorsqu'il vole vite. Il utilise une hélice pour la poussée avant au lieu de battre des ailes car elle est plus efficace et rend le nouveau système d'aile et de queue applicable à d'autres drones et avions ailés.

L’avantage des drones possédant des ailes est qu’ils bénéficient d’une plus grande autonomie de vol qu’un drone quadrotor du même poids. Néanmoins, ce dernier dispose d’une meilleure dextérité : il peut faire du sur place, opérer des virages très serrés. « Avec le drone que nous venons de développer, nous nous situons entre les deux catégories. Il peut voler longtemps et se révèle presque aussi agile que les drones quadrotors », indique Dario Floreano. Ces deux qualités se montreront utiles pour évoluer dans des milieux complexes tels qu’entre les immeubles d’une ville ou une forêt.

Ouverture sur l’IA

La conduite de l’appareil ne s’avère pas aisée en raison des multiples possibilités de positions entre les ailes et la queue. Pour tirer pleinement partir des capacités de vol du drone, l’équipe de Dario Floreano envisage d’intégrer l’intelligence artificielle au drone afin qu'il puisse voler de manière semi-automatique. Cette recherche est publiée dans Science Robotics.