Les robots volants appelés drones ont été utilisés dans un spectacle de lumière dramatique pour les cérémonies d'ouverture des Jeux olympiques en Corée du Sud, exécuter des routines élaborées que les humains avaient programmées à l'avance. D'autres drones sont pilotés par télécommande, allant des versions jouets bon marché aux appareils sophistiqués utilisés dans l'armée.

Dans un laboratoire de l'Université de Pennsylvanie, les ingénieurs ont maintenant produit autre chose :des « essaims » de drones capables de naviguer seuls.

Imaginez une équipe de pompiers à l'extérieur d'un bâtiment en feu, incapable de dire si des étages se sont effondrés. Ou imaginez un accident nucléaire trop dangereux pour être examiné de près par les humains. Dans un avenir pas si lointain, un groupe de ces drones pourrait effectuer le travail à la place, disent les ingénieurs de Penn.

De tels appareils peuvent fonctionner en groupe pour prospecter une vaste zone, capturer des images et d'autres données qui aideraient les intervenants d'urgence à tracer la prochaine étape - à une distance de sécurité - a déclaré le chef d'équipe Vijay Kumar, qui est également doyen de l'école d'ingénieurs de Penn.

"Les robots se parlent essentiellement, " dit-il. " Ils savent chacun où ils vont. Ils peuvent utiliser des algorithmes de haut niveau pour se répartir de manière complexe afin de résoudre des tâches."

Les appareils perçoivent leur environnement au moyen de caméras embarquées et d'« unités de mesure inertielles - la même technologie utilisée dans les smartphones pour dire quand l'écran est incliné d'une manière ou d'une autre. Le cerveau de l'ordinateur monté sur chaque drone provient également d'un smartphone - fabriqué par Qualcomm , qui a financé la recherche avec le Pentagone et la National Science Foundation.

"C'est un smartphone sans étui, " a déclaré le chercheur scientifique de Penn Giuseppe Loianno.

Loianno a déclaré qu'il ne pouvait pas divulguer le montant exact du financement du projet, mais il est sûr de dire qu'il est dans les millions. Le laboratoire de robotique de Penn a reçu d'autres subventions pour des projets connexes avec les drones, y compris une dépense de 27 millions de dollars du laboratoire de recherche de l'armée américaine.

Loianno et son collègue Aaron Weinstein, qui a obtenu un diplôme d'ingénieur de premier cycle de Penn en 2017 et fait toujours partie de l'équipe, a récemment montré quatre des robots volants au Pennovation Center de l'université.

À l'aide d'un ordinateur portable, Weinstein a donné une série de commandes générales aux drones :former une ligne droite, un diamant, une diagonale, puis laissez l'esprit de la ruche électronique s'occuper du reste.

Les quatre robots s'élevèrent comme un seul, leurs petites hélices tournaient si vite qu'elles produisaient un bourdonnement musical, une note proche d'un fa dièse.

Collectivement, ils ont déterminé lequel d'entre eux occuperait une place donnée dans chaque formation, en utilisant un algorithme pour trouver l'itinéraire le plus efficace à partir de l'endroit où les appareils avaient plané juste avant.

La recherche, qui sera présenté lors d'une conférence plus tard cette année, dessine un avis. Un fan est Larry Matthies, chercheur principal au Jet Propulsion Laboratory de la NASA au California Institute of Technology.

« Le groupe Vijay a été l'un des leaders mondiaux dans ce domaine, " dit Matthies, un expert en vision par ordinateur qui a travaillé sur les missions Mars Exploration Rover et Pathfinder.

Les drones ont été fabriqués par Qualcomm, basé à San Diego, et personnalisés par l'équipe Penn. Un grand argument de vente des appareils est leur précision.

Les drones Intel utilisés pour la cérémonie des Jeux olympiques se sont appuyés sur des signaux GPS pour déterminer leur position, une technologie efficace à quelques mètres dans n'importe quelle direction. Mais les drones Penn peuvent dire où ils se trouvent à quelques centimètres près, dirent les ingénieurs. Weinstein, Loianno, et son collègue Adam Cho n'a pas hésité à poser pour une photo alors que les appareils planaient en formation autour de leur tête.

Et contrairement aux drones qui dépendent des signaux satellites, les drones Penn peuvent naviguer à l'intérieur.

La clé réside dans les caméras embarquées combinées à un logiciel astucieux. Étant donné un point de départ connu, un drone maintient une position fixe sur sa position en fonction de la façon dont la vue de la caméra sur le sol en dessous change d'une fraction de seconde à l'autre.

Cela fonctionne même lorsque le cadre de référence de l'appareil photo est le motif chaotique sur les carreaux du sol du Pennovation Center - un fouillis de gribouillis beiges sur un fond gris foncé, sans motif apparent.

Le bâtiment, niché dans un virage du Schuylkill dans un quartier de Philadelphie appelé Forgotten Bottom, à cheval entre la recherche et le commerce, hébergeant à la fois des laboratoires universitaires et des entreprises en démarrage. Qualcomm, la société sans fil qui a aidé à financer la recherche sur les drones de Kumar, y a aussi des projets en cours.

Certaines fonctionnalités des drones Penn sont encore en développement, comme la façon dont ils stockeraient des images et créeraient une carte d'un environnement inconnu. En cas d'accident nucléaire, les drones devraient également faire face aux radiations, qui peut interférer avec la communication sans fil.

En plus de naviguer seuls, les drones sont interchangeables, capable de s'adapter et d'assumer de nouvelles responsabilités en cas de panne d'un membre au cours d'une mission.

À cet égard, Kumar a dit, leur performance était comme celle des Eagles champions du Super Bowl, qui a réussi à propulser une série de joueurs de secours dans des rôles principaux.

"Nous cherchons quelque chose qui est intrinsèquement résilient, " a-t-il dit à propos des drones plus tôt ce mois-ci, encore rauque de célébrer sur Broad Street la nuit de la grande victoire. "Ce terme est également utilisé pour décrire les Eagles."

Après tout, l'équipe de football a été félicitée cette saison pour sa défense "en essaim".

Pourtant, contrairement aux Eagles, les drones pourraient être produits pour environ 1 $, 000 chacun, dit Kumar. Jusque là, l'équipe Penn a démontré des essaims avec jusqu'à 12 drones, et Loianno a dit qu'il n'y avait aucune raison pour qu'ils ne puissent pas en faire 100.

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