Un nouveau robot volant inspiré des insectes, développé par les chercheurs de la TU Delft du Micro Air Vehicle Laboratory (MAVLab), est présenté dans Science (14 septembre 2018). Des expérimentations avec ce premier autonome, Le robot volant libre et agile à ailes battantes améliore la compréhension de la façon dont les mouches des fruits contrôlent les manœuvres d'évasion agressives. Outre son potentiel dans la recherche sur le vol des insectes, les qualités de vol exceptionnelles du robot ouvrent de nouvelles applications de drones.

Les animaux volants contrôlent et contrôlent leur vol en battant des ailes. Cela permet aux petits insectes naturels tels que les insectes de planer près d'une fleur, mais aussi pour échapper rapidement au danger. Le vol des animaux a toujours attiré l'attention des biologistes, qui non seulement étudient leurs schémas complexes de mouvement des ailes et leur aérodynamique, mais aussi leurs systèmes sensoriels et neuro-moteurs lors de telles manœuvres agiles. Récemment, les animaux volants sont également devenus une source d'inspiration pour les chercheurs en robotique, qui essaient de développer des robots volants légers et agiles, économe en énergie et même adaptable à la taille des insectes.

Les chercheurs de la TU Delft du MAVLab ont développé un nouveau robot volant inspiré des insectes; jusqu'à présent inégalé dans ses performances, avec un design simple et facile à produire. Comme chez les insectes volants, les ailes battantes du robot, battre 17 fois par seconde, génère non seulement la force de portance nécessaire pour rester en l'air, mais aussi contrôler le vol via des ajustements mineurs dans le mouvement des ailes. Inspiré des mouches des fruits, les mécanismes de contrôle du robot se sont avérés très efficaces, lui permettant de planer sur place et de voler dans n'importe quelle direction avec une grande agilité.

« Le robot a une vitesse de pointe de 25 km/h et peut même effectuer des manœuvres agressives, tels que des flips à 360 degrés, ressemblant à des boucles et des tonneaux, " dit Matěj Karásek, le premier auteur de l'étude et principal concepteur du robot. "De plus, le robot de 33 cm d'envergure et 29 grammes a une excellente efficacité énergétique pour sa taille, permettant cinq minutes de vol stationnaire ou une autonomie de vol supérieure à 1 km avec une batterie complètement chargée."

Recherche sur les manœuvres d'évasion des mouches des fruits

Les performances de vol du robot, combiné à sa programmabilité, le rendent également bien adapté à la recherche sur le vol des insectes. À cette fin, La TU Delft a collaboré avec l'Université de Wageningen. "Quand j'ai vu le robot voler pour la première fois, J'ai été étonné de voir à quel point son vol ressemblait à celui des insectes, surtout lors des manœuvres. J'ai immédiatement pensé que nous pourrions l'utiliser pour rechercher le contrôle et la dynamique du vol des insectes, " déclare le professeur Florian Muijres du groupe de zoologie expérimentale de l'Université et de la recherche de Wageningen. En raison des travaux antérieurs du professeur Muijres sur les mouches des fruits, l'équipe a décidé de programmer le robot pour imiter les actions de contrôle hypothétiques des insectes lors de manœuvres d'évasion à haute agilité, tels que ceux pour éviter les écrasements.

Les manœuvres effectuées par le robot ressemblaient beaucoup à celles observées chez les mouches des fruits. Le robot a même pu démontrer comment les mouches des fruits contrôlent l'angle de virage pour maximiser leurs performances d'évasion. « Contrairement aux expérimentations animales, nous contrôlions totalement ce qui se passait dans le "cerveau" du robot. Cela nous a permis d'identifier et de décrire un nouveau mécanisme aérodynamique passif qui assiste les mouches, mais peut-être aussi d'autres animaux volants, à diriger leur direction tout au long de ces virages inclinés rapides, " ajoute Karásek.

Potentiel d'applications futures

Le MAVLab développe des robots volants inspirés des insectes depuis plus de 10 ans dans le cadre du projet DelFly. Le leader scientifique du MAVLab, Pr Guido de Croon, dit, "Les drones inspirés des insectes ont un fort potentiel pour de nouvelles applications, comme ils sont légers, en sécurité autour des humains, et sont capables de voler plus efficacement que les conceptions de drones plus traditionnelles, surtout à plus petite échelle. Cependant, jusqu'à maintenant, ces robots volants n'avaient pas une agilité suffisante, et ils nécessitaient un processus de fabrication trop complexe. » Le robot de cette étude, nommé le DelFly Nimble, s'appuie sur des méthodes de fabrication établies, utilise des composants standard, et son endurance en vol est suffisamment longue pour présenter un intérêt pour des applications réelles.

Le DelFly Nimble sera encore développé dans le cadre du projet TTW, « Aussi agile qu'une abeille, " qui est une collaboration entre la TU Delft et l'Université de Wageningen, financé par la fondation scientifique néerlandaise NWO.