La capacité des moustiques à naviguer dans l’obscurité a inspiré un nouveau système d’évitement des obstacles pour les drones

Les chercheurs se sont inspirés de la capacité d’un moustique à voler et à se poser dans l’obscurité pour développer un nouveau système sensoriel d’évitement des collisions qui a été testé sur un quadricoptère. L’équipe internationale de scientifiques, dirigée par le professeur Richard Bomphrey du Royal Veterinary College (RVC) de Londres, a examiné le mécanisme sensoriel du moustique Culex quinquefasciatus mâle et a trouvé un moyen d’imiter la capacité de l’insecte à utiliser le flux d’air pour détecter les obstacles.

Comme la plupart des campeurs le savent, l’un des aspects les plus exaspérants du sommeil en plein air est qu’il est souvent impossible de savoir si un moustique a atterri sur vous avant qu’il ne soit parti avec son repas. Il y a plusieurs raisons à cela, mais l’une des plus importantes est que les moustiques peuvent se poser très légèrement même dans l’obscurité totale.

Ils y parviennent grâce à la mécanodétection, c’est-à-dire une sensibilité aux stimuli mécaniques qui leur permet de détecter les obstacles sans utiliser leurs yeux. Contrairement aux chauves-souris, qui naviguent à l’aide d’un système de sonar biologique, les moustiques utilisent une combinaison de leurs ailes, de leurs antennes et de leur flux d’air.

Selon l’équipe, les moustiques volent en battant très rapidement leurs ailes allongées, produisant des jets d’air rapides qui leur permettent de se soulever. Si ces jets rencontrent un obstacle, ces flux d’air changent de forme, ce qui peut être détecté par un réseau de récepteurs à la base des antennes du moustique appelé organe de Johnston. Cela permet à l’insecte de se faire une image de son environnement grâce à l' »imagerie aérodynamique », ce qui lui permet de cartographier l’emplacement du sol et des autres obstacles.

Simulation informatique de l’aérodynamique des moustiques

Pour savoir comment le moustique fait cela, l’équipe a fait des enregistrements à grande vitesse de son vol et l’a ensuite analysé en utilisant des simulations informatiques de la dynamique des fluides. Ils ont découvert que les organes du Johnston étaient idéalement situés pour mesurer les changements de modèle car les différences de pression étaient les plus importantes au-dessus de la tête du moustique, et qu’ils fonctionnaient mieux à basse altitude.

Le moustique exploite l’effet de sol, c’est-à-dire l’augmentation de la portance et de la traînée aérodynamique généralement ressentie par les avions lorsqu’ils volent à moins de deux longueurs d’ailes du sol. Lorsque la simulation a pris en compte cet effet, les chercheurs ont découvert que le moustique Culex pouvait détecter des surfaces à plus de 20 longueurs d’ailes, soit beaucoup plus loin que ce que l’on pensait auparavant.

L’équipe a ensuite utilisé ces découvertes pour fournir un quadripôle miniature avec une imagerie aérodynamique en l’équipant d’un dispositif de capteurs bio-inspirés. Ce dispositif consistait en un ensemble de tubes sondes reliés à des capteurs de pression différentielle placés pour une sensibilité maximale. Après une série de vols d’essai, le quadcoptère a ensuite été autorisé à voler de manière autonome.

L’équipe a constaté que le quadcoptère pouvait détecter des surfaces à une distance suffisante pour éviter le sol ou les murs avec peu ou pas de traitement de données, De plus, le nouveau système est dit léger, économe en énergie et évolutif.

« Il est important de comprendre comment un groupe d’insectes aussi important navigue dans le monde », explique Richard Bomphrey. « Si nous devons vivre dans un avenir où toujours plus de travail est effectué par des véhicules volants et des drones, il pourrait être utile de s’inspirer des moustiques pour rendre nos machines plus sûres lorsqu’elles fonctionnent à proximité de bâtiments ou d’autres infrastructures.

« Il n’y a pas de raison de s’arrêter aux petits avions, cette capacité de détection de surface pourrait être étendue aux hélicoptères, ce qui les rendrait un peu plus sûrs lorsqu’ils volent dans des conditions dangereuses et de faible visibilité ».

https://www.leeds.ac.uk/news/article/4592/can_mosquitoes_stop_us_going_bump_in_the_night