Ce système de détection par moustaches peut détecter la pression de l’air à partir d’objets avant même qu’ils n’entrent en contact physique.
Des chercheurs de l’Université du Queensland à Brisbane, en Australie, ont fait la démonstration d’un nouveau système de détection par moustaches pour les drones.
Les animaux de toutes les formes et de toutes les tailles ont des moustaches d’une sorte ou d’une autre. Les chats, les chiens et les rongeurs en ont. Les phoques en ont aussi. Certains oiseaux en ont, tout comme les insectes et les poissons. Les moustaches sont apparues auprès d’une telle diversité d’animaux parce qu’il s’agit d’une méthode efficace et efficiente de détection à courte portée. En plus de pouvoir détecter les objets avec lesquels ils entrent en contact direct, les moustaches peuvent également détecter les flux de fluides (comme la vitesse et la direction de l’air ou de l’eau en mouvement), et elles fonctionnent même s’il fait sombre, brumeux ou enfumé.
Bien que nous ayons déjà vu des recherches sur les moustaches, peu ont insisté sur l’ajout de moustaches aux robots, probablement parce que le lidar et les caméras offrent des données plus utiles à plus longue portée. Et c’est très bien, si vous pouvez vous permettre d’acquérir un lidar ou l’informatique nécessaire pour faire un usage adéquat des caméras. Pour les très petits drones très bon marché, investir dans des systèmes de détection et de calcul sophistiqués n’a peut-être pas de sens, surtout si vous n’êtes intéressé que par des comportements simples comme ne pas s’écraser sur des objets.
Le mois dernier, à l’ICRA, Pauline Pounds de l’Université du Queensland à Brisbane, en Australie, a fait la démonstration d’un nouveau système de détection de moustaches pour drones. Les moustaches sont minuscules, bon marché et suffisamment sensibles pour détecter la pression atmosphérique des objets avant même qu’ils n’entrent en contact physique.
Voici comment les chercheurs décrivent le système :
Nous sommes intéressés à traduire l’utilité éprouvée des capteurs des moustaches sur les plates-formes au sol pour les robots et drones volants – des moustaches qui peuvent détecter un contact à faible force avec l’environnement afin que le robot puisse manœuvrer pour éviter des interactions plus dangereuses et à force élevée. Nous sommes motivés par la tâche de naviguer dans des espaces sombres, poussiéreux, enfumés et exigus ou dans des environnements turbulents et en rafales avec des micro-avions qui ne peuvent pas monter des capteurs plus lourds tels que des lidars.
Les fibres des moustaches sont faciles à fabriquer – ce ne sont que des formes en plastique ABS qui sont chauffées et ensuite étirées en longues fibres minces. La longueur et l’épaisseur des moustaches peuvent être modulées en ajustant la température et la vitesse de tirage. La goutte de plastique d’ABS à la base de chaque moustache est collée sur une plaque de charge imprimée en 3D, qui est à son tour fixée sur un arrangement triangulaire de coussinets de force (baromètres MEMS encapsulés). Les coussinets de force peuvent être fabriqués en vrac, de sorte qu’il est facile de faire tout un tas de moustaches à la fois, grâce à un processus facile à automatiser. Le coût des matériaux d’une batterie de quatre moustaches est d’environ 20 dollars et son poids est légèrement supérieur à 1,5 gramme.
Le réseau de moustaches est étonnamment sensible, et les chercheurs ont dû faire attention à ne pas se tenir trop près lorsqu’ils prenaient des mesures, car la force de leur respiration pouvait les perturber.
Comme vous pouvez le voir dans la vidéo, le réseau de moustaches est étonnamment sensible : Il peut détecter des forces aussi faibles que 3,33 micronewtons, ce qui signifie que les chercheurs ont dû faire attention à ne pas se tenir trop près des moustaches pendant les mesures, car la force de leur respiration pouvait faire tomber des objets. Cette sensibilité permet aux moustaches de détecter l’onde d’air générée par les objets se déplaçant vers elles, peut-être pas à temps pour que le drone s’arrête, mais certainement à temps pour qu’il prenne d’autres mesures pour se protéger, comme couper la puissance de ses moteurs. Les moustaches peuvent également être utilisées pour mesurer l’écoulement du fluide (une approximation de la vitesse dans l’air), et bien sûr, à basse vitesse, elles fonctionnent comme capteurs de contact.
Bien que l’accent de cette recherche ait été mis sur les moustaches pour les applications de microdrones, il semble que celles-ci pourraient être des capteurs fantastiques pour une grande variété de robots, et en particulier pour les robots bon marché. Tous les petits robots qui opèrent dans des environnements sombres, poussiéreux ou enfumés pourraient tirer parti de ces capteurs pour éviter de tomber dans des endroits où des caméras et des systèmes lidar beaucoup plus coûteux auraient du mal à fonctionner. Mais pour l’instant, les chercheurs de l’Université du Queensland se concentrent sur les applications aériennes, les prochaines étapes étant de monter des réseaux de moustaches sur de vrais drones pour voir comment ils fonctionnent.
https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/drones/sensitive-whiskers-for-tiny-drones
https://researchers.uq.edu.au/researcher/2790
https://ieeexplore.ieee.org/document/8309377
