Des couloirs de vol flexibles permettent aux drones de se déplacer plus rapidement et en toute sécurité dans des espaces encombrés.
infohightech ·
Des chercheurs de l'université de Durham au Royaume-Uni ont mis au point un nouveau système de navigation pour drones permettant à ces appareils autonomes de voler plus rapidement, plus facilement et plus sûrement dans des environnements encombrés et parsemés d'obstacles. Ce système ouvre la voie à de nouvelles applications telles que la recherche et le sauvetage, l'inspection des infrastructures et la surveillance environnementale.
Le nouveau système, baptisé CORTO-Planner, a été conçu pour aider les drones à optimiser leurs trajectoires en temps réel. Au lieu de se contenter de trouver le chemin le plus court, il identifie le parcours le plus sûr et le plus efficace dans des environnements complexes et ajuste en permanence le vol du drone pour maintenir sa vitesse tout en évitant les obstacles.
Cette recherche , publiée dans IEEE Robotics and Automation Letters , aborde l'un des plus grands défis du vol autonome : permettre aux drones de se déplacer rapidement dans des espaces étroits sans sacrifier la sécurité.
Des couloirs flexibles pour la vitesse
Les systèmes de navigation actuels pour drones obligent souvent ces derniers à ralentir brusquement lorsqu'ils volent à proximité d'obstacles, car ils reposent sur des zones de sécurité rigides ou restrictives.
Les chercheurs ont surmonté ce problème en développant ce qu'ils décrivent comme un « couloir de sécurité paramétrique par morceaux » — une zone de sécurité flexible qui s'adapte à l'environnement tout en restant suffisamment lisse pour permettre au drone de la traverser à grande vitesse.
Cette nouvelle approche crée des couloirs aériens offrant jusqu'à six fois plus d'espace utilisable que les méthodes précédentes et assure des dégagements autour des obstacles jusqu'à 59 % plus larges.
Cela confère aux drones une bien plus grande liberté de manœuvre en toute sécurité, leur permettant de maintenir un vol plus rapide et plus fluide même dans des environnements très encombrés.
Calculs d'itinéraires en temps réel
Les chercheurs ont également mis au point une méthode de calcul très efficace qui élimine le besoin de calculs mathématiques lents et complexes qui limitaient auparavant ce type de technologie.
De ce fait, le système peut fonctionner en temps réel, permettant aux drones de réagir rapidement aux environnements changeants tout en maintenant des distances de sécurité par rapport aux obstacles.
Performance dans les cours difficiles
L'équipe a testé le système de manière approfondie dans des simulations informatiques et sur de véritables drones volant à travers des parcours difficiles comportant des passages étroits, des virages serrés et des tracés labyrinthiques.
Dans divers environnements, CORTO-Planner a systématiquement obtenu des temps de vol plus rapides et des vitesses moyennes plus élevées que plusieurs systèmes de planification de drones de pointe, tout en continuant à naviguer en toute sécurité.
Le Dr Junyan Hu, de l'université de Durham et co-auteur de l'étude, a déclaré : « Ces travaux répondent à un défi de longue date en matière de navigation autonome : comment concilier sécurité, vitesse et fluidité de mouvement dans des environnements complexes. Nous avons mis au point une nouvelle méthode de représentation de l'espace de vol sécurisé qui offre aux drones une bien plus grande liberté de manœuvre tout en garantissant un évitement fiable des obstacles. »
Concilier douceur et espace
Cette recherche représente également une avancée scientifique importante. Jusqu'à présent, les chercheurs devaient généralement choisir entre des couloirs de vol qui reproduisent fidèlement des espaces complexes mais produisent des mouvements saccadés de drones, ou des couloirs lisses trop restrictifs qui obligent les drones à ralentir.
Cette nouvelle approche combine les avantages des deux, créant des trajectoires de vol fluides, adaptables et adaptées à la navigation autonome à grande vitesse.
Au-delà de l'amélioration des performances de vol, une navigation plus fluide permet également de réduire les mouvements inutiles, contribuant ainsi à améliorer l'efficacité de la batterie et à réduire l'usure des composants du drone lors d'une utilisation prolongée.
Les chercheurs estiment que cette technologie pourrait faciliter les futures opérations de drones dans les domaines de la recherche et du sauvetage, de l'exploration forestière, de l'inspection industrielle, de l'automatisation des entrepôts et d'autres situations où les aéronefs doivent naviguer rapidement et en toute sécurité dans des environnements difficiles sans intervention humaine.
L'équipe a mis son logiciel à disposition en open source afin de soutenir des recherches plus approfondies et estime que l'approche sous-jacente pourrait également bénéficier à d'autres systèmes autonomes, notamment les véhicules autonomes, les bras robotisés et les robots sous-marins qui doivent naviguer en toute sécurité dans des espaces confinés.