Des vibrisses bio-inspirées permettent à de minuscules drones de se déplacer dans l’obscurité grâce au toucher
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Les rats et les souris se faufilent avec aisance dans des espaces sombres et étroits, qu’il s’agisse de grottes, de terriers souterrains, de bâtiments ou d’égouts. Leur atout majeur ? Leurs vibrisses. Bientôt, de minuscules drones autonomes pourraient se déplacer dans l’obscurité, la poussière et la fumée grâce à des vibrisses artificielles inspirées de ces animaux. Leur petite taille limite l’utilisation de capteurs volumineux ou lourds pour la navigation. C’est pourquoi des chercheurs de l’Université de technologie de Delft (Pays-Bas) ont mis au point un capteur tactile léger, basé sur des vibrisses, qui permet aux drones de se déplacer et d’explorer leur environnement par un simple contact.
La navigation dans des environnements complexes est une compétence fondamentale pour les robots autonomes. Cependant, les drones pesant moins de 100 grammes sont confrontés à de sérieuses contraintes en matière de détection, de puissance de calcul et d’énergie. Les capteurs conventionnels, tels que les caméras, les LiDAR ou les télémètres, sont souvent trop lourds et deviennent peu fiables dans des environnements à faible visibilité, comme les bâtiments enfumés ou les grottes.
Pour remédier à ce problème, la docteure Salua Hamaza et son équipe ont mis au point un système de perception tactile léger et à faible latence permettant une navigation indépendante de la vision. L’étude a été publiée dans Nature Communications .
Grâce à ses vibrisses bio-inspirées, un drone volant se fraye un chemin entre des parois transparentes. Crédit : Université de technologie de Delft
Inspiré par les moustaches des rongeurs
Montées à l’avant d’un minuscule drone, deux vibrisses artificielles inspirées de celles des rongeurs fournissent un retour d’information continu sur l’environnement lors des contacts. Contrairement aux systèmes précédents basés sur le contact, qui reposent souvent sur des drones plus grands équipés de bras robotisés ou de pare-chocs mécaniques, cette approche permet une détection tactile active et en temps réel à bord d’un minuscule robot volant, le toucher étant son principal mode de perception.
« Notre objectif est d’équiper les drones d’une perception tactile avancée, non pas pour les manipuler en vol, mais pour un concept novateur de navigation tactile : explorer et se déplacer par le toucher dans l’inconnu. Un défi de taille se pose : pour fonctionner sur des drones, la perception tactile doit être légère, à faible latence et peu énergivore. Inspirés par la nature, nous avons trouvé la solution dans les vibrisses », explique Hamaza, professeur associé d’interaction physique aérienne et d’intelligence incarnée dans les robots aériens à l’Université de technologie de Delft.
Chaque vibrisse est équipée de trois capteurs de pression miniatures à sa base, permettant au drone de détecter les contacts en trois dimensions. Lorsque la vibrisse se courbe au contact d’une surface, les variations de pression servent à estimer la profondeur et la position du contact dans l’espace. Le drone obtient ainsi des informations détaillées sur les surfaces environnantes et peut adopter des comportements tels que l’évitement d’obstacles, le suivi de surface et la cartographie tactile.
Navigation tactile aérienne dans l’obscurité totale. Crédit : Nature Communications (2026). DOI : 10.1038/s41467-026-77366-7
Filtrer le bruit
L’un des principaux défis consistait à distinguer les signaux tactiles authentiques des perturbations causées par le drone lui-même. Le flux d’air généré par les hélices peut introduire du bruit, une dérive et d’autres distorsions.
Pour remédier à ce problème, l’équipe a développé un système de traitement léger et en temps réel qui corrige ces effets et convertit les signaux des vibrisses en estimations de profondeur millimétriques. Grâce à un logiciel embarqué avancé, le système isole les informations tactiles pertinentes des turbulences générées par les hélices du drone et extrait des données tactiles fiables en vol, tout en n’utilisant que 34 kilo-octets de mémoire.
« Nous voulions démontrer que le toucher ne doit pas nécessairement se faire au détriment de la taille ou de la puissance de calcul. L’ensemble de notre système de perception tactile fonctionne à bord en utilisant seulement 34 kilo-octets de mémoire, permettant à un minuscule drone de percevoir son environnement et d’y réagir en temps réel », a déclaré Chaoxiang Ye, de l’Université de technologie de Delft.
Fonctionnant intégralement à bord d’un microcontrôleur, ce système permet la détection en temps réel, la prise de décision et le vol autonome sans systèmes de calcul ou de positionnement externes.
Salua Hamaza et Chaoxiang Ye, chercheurs en drones à l’Université de technologie de Delft, présentent leur drone à moustaches. Crédit : Université de technologie de Delft – Studio Oostrum
Naviguer par le toucher seul
Lors d’expériences, le drone a pu suivre les contours de surfaces rigides et souples dans l’obscurité totale et explorer des espaces clos en suivant les parois. En collectant en continu des informations grâce à ses vibrisses, il a également pu établir des cartes tactiles d’environnements inconnus et trouver la sortie sans avoir recours à des caméras ou à d’autres capteurs de vision.
Ces travaux rapprochent la robotique aérienne des capacités des rats, qui utilisent leurs vibrisses pour se déplacer dans des environnements sombres et encombrés. En combinant un matériel léger à un système de traitement embarqué sophistiqué, les chercheurs démontrent que le toucher peut constituer un mode de perception fiable, même pour les plus petits robots volants autonomes.