Si vous avez déjà balayé un moustique loin de votre visage, pour le faire revenir encore (et encore et encore), vous savez que les insectes peuvent être remarquablement acrobatiques et résistants en vol. Ces caractéristiques les aident à naviguer dans le monde aérien, avec toutes ses rafales de vent, ses obstacles et son incertitude générale. De tels features sont également difficiles à intégrer dans les robots volants, mais le professeur assistant du MIT, Kevin Yufeng Chen, a construit un système qui se rapproche de l’agilité des insectes.



Chen, membre du département de génie électrique et d’informatique et du laboratoire de recherche en électronique, a développé des drones de la taille d’un insecte avec une dextérité et une résilience sans précédent. Les robots aériens sont propulsés par une nouvelle classe d’actionneurs souples, ce qui leur permet de résister aux difficultés physiques du vol dans le monde réel. Chen espère que les robots pourraient un jour aider les humains en pollinisant les cultures ou en inspectant les devices dans des espaces exigus.

La technologie pourrait stimuler le répertoire des robots aériens, leur permettant d'opérer dans des espaces exigus et de résister aux collisions

Le travail de Chen apparaît ce mois-ci dans la revue IEEE Transactions on Robotics. Ses co-auteurs comprennent Zhijian Ren, étudiant au doctorat du MIT, Siyi Xu, étudiant au doctorat de l’Université Harvard, et le robotique Pakpong Chirarattananon de l’Université de la ville de Hong Kong.



En règle générale, les drones nécessitent de grands espaces motor vehicle ils ne sont ni assez agiles pour naviguer dans des espaces confinés, ni assez robustes pour résister aux collisions dans une foule. « Si nous regardons la plupart des drones aujourd’hui, ils sont généralement assez gros », dit Chen. « La plupart de leurs purposes impliquent de voler à l’extérieur. La dilemma est: pouvez-vous créer des robots à l’échelle d’insectes qui peuvent se déplacer dans des espaces très complexes et encombrés ? »

Selon Chen, « Le défi de la construction de petits robots aériens est enormous. » Les drones de la taille d’une pinte nécessitent une construction fondamentalement différente des as well as gros. Les gros drones sont généralement alimentés par des moteurs, mais les moteurs perdent de leur efficacité à mesure que vous les réduisez. Ainsi, dit Chen, pour les robots ressemblant à des insectes, « vous devez rechercher des alternatives ».

La principale alternate jusqu’à présent a été d’utiliser un petit actionneur rigide construit à partir de matériaux céramiques piézoélectriques. Si les céramiques piézoélectriques ont permis à la première génération de petits robots de prendre son envol, elles sont assez fragiles. Et c’est un problème lorsque vous construisez un robot pour imiter un insecte – les bourdons en quête de nourriture subissent une collision environ une fois par seconde.

Chen a conçu un petit drone plus résistant en utilisant des actionneurs souples au lieu de ceux durs et fragiles. Les actionneurs souples sont constitués de minces cylindres en caoutchouc revêtus de nanotubes de carbone. Lorsqu’une tension est appliquée aux nanotubes de carbone, ils produisent une force électrostatique qui serre et allonge le cylindre en caoutchouc. L’allongement et la contraction répétés font battre les ailes du drone – rapidement.

Les actionneurs de Chen peuvent battre près de 500 fois par seconde, donnant au drone une résilience semblable à celle d’un insecte. « Vous pouvez le frapper quand il vole, et il peut récupérer », dit Chen. « Il peut également faire des manœuvres agressives comme des sauts périlleux en l’air. » Et il ne pèse que, 6 gramme, soit approximativement la masse d’un gros bourdon. Le drone ressemble un peu à une minuscule cassette avec des ailes, bien que Chen travaille sur un nouveau prototype en forme de libellule.

La construction de robots ressemblant à des insectes peut fournir une fenêtre sur la biologie et la physique du vol des insectes, une piste de recherche de longue date pour les chercheurs. Le travail de Chen aborde ces queries à travers une sorte de rétro-ingénierie. « Si vous voulez apprendre remark les insectes volent, il est très instructif de construire une maquette de robot », dit-il. « Vous pouvez perturber certaines choses et voir comment cela affecte la cinématique ou comment les forces du fluide changent. Cela vous aidera à comprendre remark ces choses volent. » Mais Chen vise à faire as well as que compléter les manuels d’entomologie. Ses drones peuvent également être utiles dans l’industrie et l’agriculture.

Chen dit que ses mini-aériens pourraient naviguer dans des devices complexes pour assurer la sécurité et la fonctionnalité. « Pensez à l’inspection d’un moteur à turbine. Vous voudriez qu’un drone se déplace [an enclosed space] avec une petite caméra pour vérifier les fissures sur les plaques de la turbine.  »

D’autres apps potentielles comprennent la pollinisation artificielle des cultures ou l’exécution de missions de recherche et de sauvetage à la suite d’une catastrophe. « Toutes ces choses peuvent être très difficiles pour les robots à grande échelle existants », dit Chen. Parfois, moreover gros n’est pas mieux.