Cette mouche robotique est bien plus libre depuis qu’elle est alimentée par laser

Cette mouche robotique, bien nommée RoboFly, est alimentée par un faisceau laser, ce qui la libère du cordon relié au sol qui était nécessaire pour l’alimenter.

Image d’entête : Robofly, à peine plus large qu’une vraie mouche. (Mark Stone/ Université de Washington)

Les robots volants de la taille d’un insecte pourraient aider à accomplir des tâches qui prennent beaucoup de temps, comme de surveiller la croissance des cultures dans les grandes fermes ou de détecter les fuites de gaz. Ces robots s’envolent en battant des ailes minuscules parce qu’ils sont trop petits pour utiliser des hélices, comme celles que l’on voit sur leurs plus gros cousins, les drones. Sa petite taille est avantageuse : ces robots sont bon marché à fabriquer et peuvent facilement se glisser dans des endroits étroits qui sont inaccessibles aux gros drones.

Mais les robots-insectes volants actuels sont toujours liés au sol. L’électronique dont ils ont besoin pour alimenter et contrôler leurs ailes est trop lourde pour que ces robots miniatures puissent être transportés par ces derniers.

La mouche robotique est légèrement plus lourde qu’un cure-dents et elle est alimentée par un faisceau laser. Elle utilise un minuscule circuit de bord qui convertit l’énergie laser en électricité pour faire fonctionner ses ailes. Jusqu’à présent, le concept de robots volants sans fil et de la taille d’un insecte était du domaine de la science-fiction.

Selon Sawyer Fuller, professeur adjoint au département de génie mécanique de l’université de Washington :

Est-ce que nous pourrions un jour les faire fonctionner sans avoir besoin d’un fil ? Notre nouveau RoboFly sans fil montre qu’ils sont beaucoup plus proches de la réalité.

Le défi technique, c’est le battement. Le battement des ailes est un processus gourmand en énergie et la source d’énergie et le contrôleur qui dirige les ailes sont trop gros et encombrants pour être transportés à bord d’un minuscule robot. Ainsi, la précédente version du robot-insecte de Fuller, le RoboBee, avait une laisse : il était alimenté et contrôlé par des fils provenant du sol.

Mais un robot volant devrait être capable de fonctionner seul. Fuller et son équipe ont décidé d’utiliser un faisceau laser étroit et invisible pour alimenter leur robot. Ils ont dirigé le faisceau laser vers une cellule photovoltaïque, qui est fixée au-dessus de RoboFly et convertit la lumière du laser en électricité.

Pour alimenter RoboFly, les ingénieurs ont pointé un faisceau laser sur une cellule photovoltaïque, qui est fixée au-dessus du robot et convertit la lumière du laser en électricité. (Mark Stone/ U. de Washington)

Selon le coauteur de la recherche, Shyam Gollakota :

C’était le moyen le plus efficace de transmettre rapidement beaucoup de puissance à RoboFly sans ajouter beaucoup de poids.

Cependant, le laser seul ne fournit pas assez de tension pour déplacer les ailes. C’est pourquoi l’équipe a conçu un circuit qui propulse les sept volts sortant de la cellule photovoltaïque jusqu’à 240 volts nécessaires au vol.

Pour donner au RoboFly le contrôle de ses propres ailes, les ingénieurs lui ont fourni un cerveau, ils ont ajouté un microcontrôleur au même circuit.

Le microcontrôleur agit comme le cerveau d’une vraie mouche qui indique aux muscles de l’aile quand se déclenche. Pour le RoboFly, il indique quand descendre ou remonter les ailes.

Plus précisément, le contrôleur envoie de la tension par vagues pour imiter le battement des ailes d’un véritable insecte.

Selon Johannes James, responsable de la recherche et doctorant en génie mécanique :

Il utilise des impulsions pour façonner l’onde. Pour que le battement des ailes se fasse rapidement vers l’avant, il envoie une série d’impulsions en séquence rapide, puis ralentit la pulsation à mesure que vous vous approchez du sommet de l’onde. Et puis il le fait à l’envers pour que les ailes battent doucement dans l’autre direction.

Pour l’instant, RoboFly ne peut que décoller et atterrir. Une fois que sa cellule photovoltaïque est hors de la ligne de visée directe du laser, le robot manque d’énergie et atterrit. Mais l’équipe espère pouvoir bientôt diriger le laser pour que RoboFly puisse voler en vol stationnaire.

Alors que RoboFly est actuellement alimenté par un faisceau laser, les futures versions pourraient utiliser de minuscules batteries ou récolter de l’énergie à partir de fréquences radio, expliquent les ingénieurs. De cette façon, leur source d’alimentation peut être modifiée pour des tâches spécifiques.

Les RoboFlies de l’avenir pourront également être pourvus de cerveaux moteurs et de systèmes de capteurs plus avancés qui aident les robots à naviguer et à accomplir des tâches par eux-mêmes.

Toujours selon Johannes James :

J’aimerais vraiment en faire un qui trouve des fuites de méthane. Vous pourriez acheter une valise pleine d’entre eux, l’ouvrir, et ils voleraient autour de votre bâtiment à la recherche de panaches de gaz sortant de tuyaux qui fuient. Si ces robots peuvent faciliter la recherche de fuites, elles seront beaucoup plus susceptibles d’être réparées, ce qui réduira les émissions de gaz à effet de serre.

Il s’inspire des vraies mouches, qui sont vraiment bonnes pour voler à la recherche de choses odorantes.       

Présentée sur le site de l’université de Washington : The first wireless flying robotic insect takes off. L’équipe présentera ses conclusions à la Conférence internationale sur la robotique et l’automatisation (International Conference on Robotics and Automation) à Brisbane, en Australie.