À l’avenir, ces minuscules robots volants pourraient aider à rechercher des personnes coincées sous les décombres après un tremblement de terre. Leur taille et leur agilité leur permettraient d’accéder à des espaces étroits où les drones conventionnels ne pourraient même pas entrer, en évitant les débris instables ou la poussière en suspension.
« Acrobates aériens » : des micro-robots ont appris à faire des sauts périlleux et à ne pas craindre le vent, comme les insectes
Jusqu’à présent, les micro-robots aériens n’avaient réussi que des vols lents et des trajectoires douces, très loin de l’agilité d’un insecte réel… jusqu’à aujourd’hui.
Une équipe collaborative a conçu un contrôleur basé sur l’intelligence artificielle qui donne à ce robot la capacité d’exécuter des trajectoires acrobatiques, y compris des sauts périlleux continus. Grâce à une architecture de contrôle divisée en deux phases, ils ont réussi à augmenter la vitesse de 450 % et l’accélération de 250 % par rapport à leurs meilleurs prototypes précédents.
Le résultat n’est pas négligeable : 10 sauts périlleux en 11 secondes sans s’écarter de plus de 4 à 5 centimètres de sa trajectoire prévue, même en cas de rafales de vent.
Kevin Chen, professeur associé au MIT et coauteur de l’étude, insiste sur l’objectif final : créer des robots capables de voler dans des environnements où un drone conventionnel aurait de grandes difficultés, mais où un insecte se déplacerait avec aisance.
Un contrôleur basé sur l’intelligence artificielle
L’équipe de Chen perfectionnait ces robots depuis des années. La version la plus récente, légèrement plus grande qu’une microcassette et plus légère qu’un trombone, intègre des ailes plus grandes et des muscles artificiels souples capables de battre à des fréquences très élevées.
La limitation résidait toutefois dans le cerveau : le contrôleur était réglé manuellement, ce qui empêchait d’exploiter tout le potentiel de la mécanique du robot.
Pour qu’il vole avec l’agressivité et la précision d’un insecte, il fallait un système capable de gérer les incertitudes, d’optimiser les manœuvres complexes et de réagir en quelques millisecondes. Le problème : tout contrôleur suffisamment puissant était trop coûteux, en termes de calcul, pour fonctionner en temps réel.
La collaboration avec l’équipe de Jonathan How a permis une avancée décisive : une architecture en deux étapes, aussi robuste qu’agile.
Tout d’abord, ils ont développé un contrôleur prédictif par modèles, capable de prévoir le comportement du robot et de calculer le plan optimal pour chaque manœuvre extrême. Ce planificateur, bien que exigeant, peut simuler des virages, des freinages brusques ou des séries de culbutes en tenant compte des limites physiques et de sécurité.
À partir de là, ils ont formé par imitation une politique basée sur l’apprentissage profond, qui condense cette intelligence de haut niveau dans un modèle léger et adapté à une exécution en temps réel. L’astuce consistait à générer la quantité adéquate de données d’entraînement afin de ne pas saturer le système tout en couvrant tous les scénarios critiques.
Des performances comparables à celles d’un insecte
Lors des essais, le robot a volé 447 % plus vite, a accéléré 255 % plus et a maintenu une précision extraordinaire. Il a réussi à effectuer des mouvements « saccadés », ces changements brusques de tangage que les insectes utilisent pour s’orienter et stabiliser leur vision. Cette biomimétique ouvre la voie à l’intégration future de caméras et de capteurs pour des vols autonomes en plein air.
Le prochain défi sera de faire voler ces micro-robots sans dépendre de systèmes externes de capture de mouvement. Les chercheurs souhaitent également étudier comment éviter les collisions entre eux et comment coordonner les vols en groupe.
Des experts externes, tels que Sarah Bergbreiter de l’université Carnegie Mellon, soulignent la capacité du robot à maintenir des manœuvres précises malgré des turbulences supérieures à 1 mètre par seconde et les tolérances inhérentes à la fabrication à si petite échelle.
Bien que le contrôleur ne fonctionne pas encore à bord (il nécessite un ordinateur externe), les essais indiquent que des versions simplifiées pourraient fonctionner sur le robot lui-même. Il s’agit d’une avancée significative pour adapter cette technologie à des missions réelles.
Potentiel
Cette technologie pourrait devenir un outil décisif dans des tâches qui nécessitent aujourd’hui des ressources très importantes. Elle pourrait être utilisée pour :
- Inspecter les installations solaires ou éoliennes sans hélicoptères ni véhicules lourds ;
- Surveiller les forêts à la recherche de foyers d’incendie avant qu’ils ne se propagent ;
- Évaluer les dégâts après des tempêtes ou des inondations sans mettre en danger les équipes humaines ;
- Cartographier la biodiversité dans les zones protégées sans perturber la faune.
Cette avancée n’est pas seulement un jalon dans le domaine de la robotique. C’est un moyen de réduire les impacts, de faire face plus rapidement aux urgences et d’élargir la portée de la conservation de l’environnement sans multiplier notre empreinte technologique. Un petit robot aux grandes ambitions, et un exemple de la manière dont l’innovation peut s’aligner – véritablement – sur un avenir plus durable.
