PILOTE AUTOMATIQUE BIOMIMETIQUE Système générique inspiré du contrôle visuomoteur des insectes pour : le décollage, le suivi de terrain, la réaction au vent et l'atterrissage automatiques d'un micro-aéronef

• Main Author: Ruffier, Franck
• Language: FRE
• Published: 2004
• Subjects: [SPI:AUTO] Engineering Sciences/Automatic; Aéronef sans pilote; micro-drone; pilote automatique; flux optique; robotique d'inspiration biologique; bionique; biomimétisme
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00696454; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/69/64/54/PDF/TheseFranckRuffier.pdf

Le pilote automatique appelé OCTAVE (Optic flow based Control sysTem for Aerial VEhicles) s'appuie sur une hypothèse des années 1950 selon laquelle un insecte pourrait naviguer en " maintenant constante la vitesse de l'image rétinienne " perçue par la partie ventrale de son œil composé. En formalisant cette hypothèse, nous sommes parvenus à proposer un principe générique de régulation du flux optique. Nous avons validé ce principe en le mettant en oeuvre à bord d'un micro-aéronef à voilure tournante construit au laboratoire. L'appareil est doté d'un oeil élémentaire équipé d'un Détecteur Elémentaire de Mouvement (DEM), inspiré de travaux électrophysiologiques du laboratoire sur l'œil de mouche, et capable d'estimer le flux optique généré par le mouvement même du micro-aéronef survolant un panorama contrasté. Nous avons montré expérimentalement sur ce robot captif qu'une boucle de régulation du flux optique conduit l'appareil à éviter les collisions avec le sol en effectuant un suivi de terrain à distance de sécurité, même en présence de vent contraire ou de vent arrière. Mieux encore, une simple commande de tangage conduit l'appareil à décoller ou atterrir automatiquement. Ces performances sont notoires eu égard au caractère minimaliste du traitement réalisé à bord, compatible avec la faible capacité d'emport d'un micro-aéronef (naturel ou artificiel) de masse inférieure à 100 grammes. Le système proposé se révèle extrêmement puissant car il permet à un aéronef de s'affranchir de son avionique traditionnelle, constituée de capteurs lourds et onéreux.