Des drones à grande vitesse parcourent les forêts sans GPS

Des chercheurs du laboratoire de mécatronique et de systèmes robotiques de l'Université de Hong Kong (MaRS LAB) ont mis au point un système de navigation permettant aux drones à grande vitesse de détecter des objets de quelques centimètres d'épaisseur en vol rapide. Ce système combine des capteurs avancés, des composants de drone légers et un nouveau cadre de trajectoire de vol pour éviter les obstacles en temps réel tout en traversant rapidement les zones encombrées. Voici ce que vous devez savoir.

Comment les drones à grande vitesse sont conçus pour imiter le vol des oiseaux

Il est indéniable que la technologie des drones a connu des améliorations significatives ces dernières années. Les drones actuels peuvent parcourir de plus grandes distances, transporter davantage de poids et embarquer davantage de capteurs que leurs prédécesseurs. De plus, ils sont beaucoup moins chers à produire et plus facilement disponibles.

Malgré ces avancées, aucun drone n'a encore atteint la capacité d'un oiseau à déterminer des trajectoires de vol en temps réel tout en tenant compte de variables imprévues comme les branches ou les autres oiseaux. Les drones peuvent parcourir de longues distances et atterrir à des endroits précis. Cependant, ces appareils dépendent encore de trajectoires de vol prédéterminées ou de données sensorielles externes comme le GPS pour atteindre leurs cibles.

Pourquoi la navigation autonome à grande vitesse est devenue un défi

À ce jour, les chercheurs n'ont pas réussi à déterminer comment assurer une navigation autonome, sûre et rapide des drones sans recourir à un guidage externe ou à des itinéraires préétablis. Les difficultés découlent de plusieurs facteurs, notamment la nécessité d'ajouter davantage de capteurs pour permettre à ces engins de détecter davantage d'obstacles.

À mesure que l'on intègre davantage de capteurs, une puissance de calcul supplémentaire est nécessaire pour traiter les données d'entrée sensorielles supplémentaires. Plus l'ordinateur et les capteurs sont puissants, plus le drone est alourdi, ce qui réduit sa capacité à voler rapidement et à rester stable à grande vitesse.

Heureusement, ces restrictions ont pu être surmontées par une équipe d’esprits ingénieux du Département de génie mécanique de la Faculté d’ingénierie de l’Université de Hong Kong (HKU).

Aperçu de l'étude : Navigation sécurisée pour les drones à grande vitesse

Le scientifique Yunfan Ren et une équipe d'ingénieurs ont publié¹ le Navigation à grande vitesse en toute sécurité pour les MAV Récemment, une étude publiée dans Science Robotics met en lumière une technologie de vol autonome de nouvelle génération conçue pour permettre aux drones et aux micro-véhicules aériens (MAV) de naviguer dans des environnements complexes à des vitesses maximales, sans apport sensoriel externe.

Qu'est-ce que le SUPER Drone ? Caractéristiques et caractéristiques

Le drone SUPER est un MAV compact spécialement conçu pour démontrer le nouveau système de trajectoire de vol des ingénieurs. Dès le départ, l'appareil a été conçu pour être léger et agile. Son format compact, son empattement de 280 millimètres et ses micro-ordinateurs lui confèrent un impressionnant rapport poussée/poids de +5.0 et une masse au décollage de 1.5 kg. Ces caractéristiques permettent au SUPER de se déplacer à une vitesse de +20 mètres par seconde tout en évitant les obstacles.

Source – Université de Hong Kong

Calcul léger pour des performances à grande vitesse

Au cœur du SUPER se trouve un ordinateur miniature capable de surveiller et de traiter les données sensorielles. Cette carte légère offre à l'appareil une plus grande autonomie de vol tout en améliorant ses capacités par rapport à ses prédécesseurs. De plus, l'ordinateur de vol peut prendre en charge les points de cheminement, le GPS et d'autres formes de navigation externe si nécessaire.

Comment le LiDAR et les capteurs guident le vol autonome

C'est grâce à la suite de capteurs embarqués que l'appareil peut fonctionner avec des performances aussi élevées dans des conditions variées. L'appareil intègre un capteur LIDAR (détection et télémétrie par la lumière 3D) léger, capable de détecter des objets aussi fins qu'une brindille à plus de 70 mètres de distance. Les données LiDAR sont saisies directement sous forme de nuages ​​de points le long de la trajectoire. Cette approche permet des temps de saisie et de réponse beaucoup plus rapides pour le calculateur de trajectoire de vol.

Planification et ajustements de trajectoire de vol en temps réel

Les ingénieurs ont adopté une approche unique pour la planification des vols. Par exemple, le système analyse et met à jour en permanence les trajectoires de vol de l'appareil. Le nouveau coordinateur de trajectoires de vol crée deux trajectoires différentes pour le drone. La première est la plus claire, tandis que la seconde comporte des vecteurs inconnus. À partir de là, l'ordinateur utilise les données en temps réel pour ajuster les trajectoires en fonction de la situation.

Test de la navigation par drone à grande vitesse dans des environnements réels

Les ingénieurs ont effectué plusieurs tests pour s'assurer que leurs drones à grande vitesse fonctionneraient comme prévu. Ils ont notamment effectué plusieurs vols d'essai où l'appareil devait évoluer sur des terrains complexes. De plus, ils ont utilisé différentes conditions d'éclairage, notamment l'obscurité totale, pour observer l'impact sur les performances du capteur.

Il est intéressant de noter que l'équipe a sélectionné plusieurs lieux pour la phase de test. Les sites d'essai allaient de l'intérieur de bureaux à l'extérieur, dans des forêts denses. Lors d'un test, l'appareil a été envoyé à toute vitesse à travers une forêt. Pour ce faire, il devait scanner, enregistrer et contourner des obstacles en temps réel, tout en se déplaçant à grande vitesse.

Principaux résultats des essais de drones à grande vitesse

Le drone ultra-rapide a réalisé des vols autonomes dans plusieurs scénarios. Il a pu atteindre des vitesses de plus de 20 mètres par seconde tout en naviguant simultanément dans des environnements complexes. Bien qu'imparfait, le système a permis de diviser par 35 le taux d'échec des vols grâce à cette nouvelle méthode. De plus, la configuration de la trajectoire de vol a été deux fois plus rapide et l'appareil a volé plus vite que les drones traditionnels dans les mêmes scénarios de test.

Avantages de la technologie avancée des drones à grande vitesse

Les drones à grande vitesse capables de naviguer de manière autonome dans un espace aérien dense présentent de nombreux avantages. Ils peuvent notamment être utilisés dans des applications où l'agilité et la sécurité de navigation sont essentielles à la réussite d'une mission. Ces appareils peuvent prendre des décisions en une fraction de seconde, leur permettant de déterminer la meilleure façon d'éviter un objet en approche et de maintenir le cap.

Simplifier la programmation des drones grâce à l'intelligence embarquée

Déterminer une trajectoire de vol sûre pour les drones a toujours été un enjeu. Avec l'augmentation du trafic aérien et la complexité des itinéraires de vol, la création de trajectoires de vol nécessitera encore plus d'efforts. Les systèmes autonomes présentés dans l'étude pourraient contribuer à réduire ces délais, car les appareils seraient capables de modifier leur trajectoire en temps réel et en cas de besoin.

Applications concrètes et chronologie des drones à grande vitesse

Les applications des MAV (véhicules aériens miniatures) agiles et autonomes sont nombreuses. Ces appareils ouvriront la voie à un confort et une réactivité sans précédent. Des équipes d'urgence qui les utilisent pour retrouver des survivants aux sites de e-commerce qui livrent vos colis, ces appareils de haute technologie offrent de nombreuses possibilités.

Cette technologie de drone ultra-rapide pourrait être déployée d'ici un an, voire moins. Plusieurs pays cherchent à devenir des acteurs mondiaux sur le marché des drones. Cette technologie devrait être accueillie avec enthousiasme, les ingénieurs cherchant à rendre les drones plus intelligents et plus intelligents. L'intégration militaire est attendue d'ici deux ans, et les drones commerciaux devraient être commercialisés d'ici cinq ans.

Drones autonomes dans les missions de recherche et de sauvetage

L'une des principales utilisations de ces engins autonomes sera l'assistance aux missions de recherche et de sauvetage. Ces appareils pourront explorer de manière autonome les décombres après une catastrophe et localiser les survivants. Ils pourront demander des secours et d'autres secours indispensables, qui pourront également être acheminés par drone jusqu'au lieu de résidence du survivant en attendant l'arrivée des secours. À terme, le concept pourrait s'étendre à des drones capables de transporter directement les survivants en lieu sûr.

Comment les drones à grande vitesse pourraient révolutionner la livraison par drone

Des entreprises comme Amazon envisagent la livraison par drone depuis des années. Cependant, le concept s'est avéré bien plus complexe qu'on ne le pensait. Cette dernière avancée devrait contribuer à faire progresser cette technologie, car les appareils seraient capables d'ajuster leur trajectoire de vol pour optimiser leurs performances. Par conséquent, la livraison le lendemain pourrait devenir la norme.

Utilisation de drones autonomes pour la surveillance des infrastructures

Maintenir les ponts, les routes et autres infrastructures vitales en bon état de fonctionnement est une tâche colossale qui exige une surveillance constante. L'utilisation de drones autonomes pourrait contribuer à réduire les effectifs nécessaires, tout en améliorant les capacités des personnes chargées de la surveillance de ces éléments essentiels. À l'avenir, les drones scanneront les infrastructures clés et avertiront les inspecteurs des dangers potentiels avant qu'ils ne deviennent problématiques.

Surveillance de l'environnement avec des drones autonomes

Un autre domaine où les drones autonomes pourraient faire une grande différence est la surveillance environnementale. Ces systèmes peuvent être configurés pour suivre automatiquement des itinéraires et enregistrer tout changement environnemental. Cette approche offre un nouveau niveau de sensibilisation aux écologistes et pourrait également aider les scientifiques à surveiller la santé de la planète.

Essaims de drones pour l'exploration et la collecte de données

Nombreux sont ceux qui considèrent les essaims de drones autonomes comme l'un des meilleurs moyens de découvrir et de cartographier de nouvelles zones. Cette approche élimine les risques pour les explorateurs et fournit des données en temps réel aux chercheurs pour les analyser et déterminer la meilleure marche à suivre. Les drones autonomes se sont déjà révélés essentiels dans le secteur de la cartographie, où ils sont utilisés pour suivre des zones difficiles d'accès comme les fonds marins.

Chercheurs sur les drones à grande vitesse

Yunfan Ren était l'auteur principal de l'article de recherche sur les drones à grande vitesse. Il a bénéficié du soutien du professeur Fu Zhang et d'une équipe de chercheurs du département de génie mécanique de la faculté d'ingénierie de l'université de Hong Kong (HKU).

Objectifs de développement futurs pour les drones à grande vitesse

La course est lancée pour améliorer l'autonomie, la vitesse et la puissance de calcul du SUPER. L'équipe va maintenant chercher à repousser les limites du SUPER afin de rendre l'appareil plus léger, plus agile, avec des temps de vol plus longs et capable d'emporter des charges utiles plus lourdes. Les ingénieurs cherchent également à miniaturiser davantage le MAV afin de le rendre utilisable dans davantage de scénarios.

Investir dans le secteur des drones

Le marché des drones est un secteur en pleine expansion, confronté à une concurrence internationale. L'entreprise chinoise DJI, notamment, détient la part du lion sur ce marché. Cependant, de nombreuses entreprises ont le potentiel de révolutionner le secteur grâce à leurs nouveaux produits et modèles économiques. Voici une entreprise bien placée pour réussir.

EHang 

Ehang (EH ) a fait son entrée dans l'industrie des drones en 2014 pour concrétiser le transport de passagers par drone. L'entreprise reste essentielle pour faire passer les drones du statut d'outil à celui de moyen de transport fiable. À cet effet, elle a réalisé plusieurs réalisations, notamment le lancement du premier véhicule aérien autonome (VAA) transportant des personnes au monde.

En 2018, Ehang a signé plusieurs partenariats et accords de développement de premier plan. L'un de ces accords prévoyait notamment une collaboration avec la ville de Lyon, en France, sur un protocole de taxi aérien. Un autre partenariat, avec le groupe aérospatial autrichien FACC, visait à améliorer les capacités et la sécurité des drones de transport de passagers.

Ehang demeure un leader sur le marché des drones grâce à son modèle économique unique et à son approche écologique du vol autonome. L'entreprise investit continuellement dans les technologies nouvelles et émergentes et travaille actuellement à l'amélioration de la technologie des batteries à semi-conducteurs. Tous ces facteurs font d'Ehang un acteur de premier plan sur le marché concurrentiel des drones.

Actualités et développements récents concernant l'action Ehang (EH)

Pourquoi les drones à grande vitesse rapprochent la technologie des essaims de la réalité

Les drones ultra-rapides pourraient révolutionner le secteur. Les drones à la première personne ont déjà démontré qu'un petit drone délicat, équipé d'explosifs, peut détruire des cibles valant plusieurs millions de dollars. Désormais, ces appareils pourront évoluer dans des environnements complexes pour atteindre leurs objectifs avec un minimum de planification. Espérons que leur objectif sera de larguer votre nouvelle friteuse à air, et non des bombes.

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Études référencées :