Ce drone s'oriente uniquement grâce aux échos
Un drone qui s'oriente comme une chauve-souris et qui se passe de caméras et de capteurs coûteux? Une équipe de recherche de l'EPFL a montré que c’est faisable.
Capteurs lidar, caméras et algorithmes de vision par ordinateur… Les technologies pour faire voler les drones de façon autonome sont coûteuses. Mais il ne s’agit pas d’une fatalité. Une équipe de recherche de l'EPFL a montré qu'il était possible de faire moins cher. Et ce, en s'inspirant de la nature. Plus précisément des chauves-souris.
Les chauves-souris perçoivent leur environnement avant tout par écholocation. Elles émettent des clics dans la gamme des ultrasons et leur ouïe sensible enregistre le son qui leur est renvoyé. Grâce à l'écho réfléchi, les chauves-souris peuvent calculer en une fraction de seconde ce qui se trouve à plusieurs centaines de mètres devant elles.
La Crazyflie se dote des capacités des chauve-souris
Dans le cadre d'une étude de faisabilité, les chercheurs de l'EPFL ont modifié un modèle de drone Crazyflie, que le fabricant suédois Bitcraze vend également en tant que plateforme de développement. Les plans de construction et les programmes sont open source. L'équipe de recherche a baptisé Crazybat sa version avec l'écholocalisation.
L'appareil a été équipé d'un buzzer piézoélectrique, de quatre microphones peu coûteux et d'un microprocesseur supplémentaire qui extrait les informations pertinentes des données audio et les envoie au processeur principal. Il n'a pas fallu plus de matériel pour équiper le drone d'un système de localisation par écho.
L'idée vient de la chercheuse en robotique Frederike Dümbgen. Avec quatre autres scientifiques de la haute école lausannoise, dont le président de l'EPFL Martin Vetterli, elle a publié les résultats dans la revue spécialisée «IEEE Robotics and Automation Letters».
Localisation ultra précise des vitres
Travailler avec des ondes sonores est assez difficile et diffère fortement des techniques habituelles de reconnaissance des caractéristiques de l'environnement avec des caméras ou des scanners laser, écrit Frederike Dümbgen dans un article sur le blog de Bitcraze. «Néanmoins, nous pensons que cette approche est une alternative intéressante pour les scénarios à visibilité faible ou quand la puissance de calcul ou l'espace de stockage sont limités», précise-t-elle. Autre avantage de l'écholocalisation: les drones qui en sont équipés sont capables de localiser des vitres au centimètre près, ce qui est difficilement réalisable avec un laser ou une caméra.
Le stack logiciel basé sur ROS2 pour la navigation via l’audio est accessible au public sur Github et n'est pas limitée à Crazybat ou Crazyflie, mais peut être portée sur d'autres plateformes. Les chercheurs ont également testé le système avec un e-Puck 2, un mini-robot mobile à deux roues. «Nous espérons que d'autres chercheurs s'en serviront comme point de départ pour continuer à repousser les limites de la navigation basée sur l'audio dans la robotique», ajoute Frederike Dümbgen.
