« Phantom Twist » exploite le flou de mouvement pour quasiment disparaître en vol

Alors que la plupart des tentatives de dissimulation des drones se concentrent sur la modification de leur apparence, les ingénieurs de Northwestern ont plutôt modifié la façon dont les gens — et de nombreux animaux — les perçoivent. Contrairement à un quadricoptère classique à quatre rotors distincts, le Phantom Twist possède un seul moteur et une seule hélice

En exploitant les particularités de la vision humaine, des ingénieurs de l’université Northwestern ont conçu un drone qui disparaît quasiment sous nos yeux.

Depuis des années, les chercheurs tentent de concevoir des drones et des robots invisibles grâce au camouflage, aux matériaux transparents ou aux systèmes optiques de réfraction de la lumière. Mais l’équipe de Northwestern a opté pour un concept appelé « flou de mouvement », le même effet qui rend invisibles les ventilateurs et les hélices tournant à grande vitesse.

Baptisé « Phantom Twist », ce drone effectue jusqu’à 25 rotations par seconde, une vitesse trop élevée pour être clairement visible à l’œil nu. Bien qu’il ne soit pas totalement invisible, il se fond dans le décor, devenant une tache fantomatique. Ces travaux pourraient à terme permettre le développement de drones pour la surveillance de la faune, l’étude de l’environnement et l’inspection des infrastructures, avec un impact visuel minimal.

L’équipe de Northwestern a présenté ses travaux le 16 juillet lors de  la conférence Robotics: Science and Systems 2026 à Sydney, en Australie. La présentation, intitulée « Conception informatique d’un drone à faible visibilité utilisant une métrique perceptive alignée sur l’humain », s’inscrit dans le cadre de la session « Conception de robots et de capteurs ».

« La plupart des efforts visant à dissimuler les drones consistent à les rendre invisibles en les faisant se fondre dans leur environnement », explique Michael Rubenstein de l’université Northwestern , qui a dirigé les travaux. « Nous avons, quant à nous, cherché à concevoir le drone lui-même en nous inspirant de la perception humaine du mouvement. Cette idée de faible visibilité grâce à un mouvement persistant est encore peu explorée. »

Spécialiste de la conception robotique, Rubenstein est professeur associé d’informatique et de génie mécanique à l’ École d’ingénierie McCormick de l’Université Northwestern , où il est membre du Centre de robotique et de biosystèmes . Parmi les coauteurs de Northwestern figurent Emma Alexander , professeure adjointe d’informatique à McCormick ; Sam Kriegman , professeur adjoint d’informatique, de génie mécanique et de génie chimique et biologique à McCormick ; et David Matthews, doctorant au sein du  laboratoire de Kriegman . Les co-premiers auteurs de l’étude sont Jingxian Wang, ancienne doctorante du laboratoire de Rubenstein, et Chen Yu, doctorante au sein du laboratoire de Kriegman.

Se cacher à la vue de tous

Qu’il s’agisse de surveiller les oiseaux nicheurs, d’étudier les zones humides ou d’inspecter les infrastructures vieillissantes, les drones modifient souvent les comportements naturels simplement parce qu’ils sont repérés par les humains ou les animaux. Cette perturbation peut entraîner la dispersion de la faune sauvage et un changement de comportement chez les humains. Un drone plus discret, en revanche, pourrait accomplir les mêmes tâches tout en se fondant dans son environnement.

Alors que la plupart des tentatives de dissimulation des drones se concentrent sur la modification de leur apparence, les ingénieurs de Northwestern ont, quant à eux, modifié la façon dont les humains – et de nombreux animaux – les perçoivent. Contrairement à un quadricoptère classique doté de quatre rotors distincts, le Phantom Twist possède un seul moteur et une seule hélice. L’hélice tourne dans un sens, tandis que le reste du drone tourne dans le sens opposé.

« Pour un drone quadricoptère classique, les hélices tournent, mais le robot reste immobile », explique Rubenstein. « On voit donc encore sa structure. Avec notre drone, tout est en rotation, il n’y a donc aucune partie fixe. »

Pour concevoir le drone, l’équipe de Northwestern, dirigée par Michael Rubenstein, a d’abord utilisé un modèle informatique pour générer environ 20 000 configurations de drones capables d’un vol stable. Ensuite, elle a eu recours à l’IA et à des algorithmes d’optimisation pour réorganiser de manière itérative…

À la recherche de l’invisible

Pour concevoir le drone, l’équipe de Northwestern a d’abord utilisé un modèle informatique afin de générer environ 20 000 configurations de drones capables d’un vol stable. Ensuite, elle a eu recours à l’intelligence artificielle (IA) et à des algorithmes d’optimisation pour réorganiser de manière itérative les principaux composants des drones, notamment le moteur, l’hélice, la carte de circuit imprimé, le contrepoids et les batteries.

Après avoir examiné de nombreuses configurations différentes, les algorithmes ont déterminé le placement idéal des composants du drone afin de minimiser sa visibilité depuis pratiquement tous les angles de vue, tout en permettant un vol stable.

Après avoir sélectionné les candidats les plus prometteurs, les ingénieurs ont simulé la rotation de chaque drone en vol et ont superposé ces images à une centaine d’arrière-plans réels. Ils ont ensuite utilisé un modèle de perception proche de la vision humaine pour déterminer la visibilité de chaque prototype. Les prototypes se fondant dans leur environnement ont obtenu les scores de visibilité les plus faibles. L’équipe a sélectionné les 500 prototypes ayant obtenu les scores les plus bas et a appliqué l’algorithme d’optimisation, qui a ajusté en continu la position des composants afin de minimiser davantage ces scores.

« Le processus de conception était entièrement automatisé », a déclaré Rubenstein. « Ensuite, lorsque nous avons été certains qu’un drone répondait à tous nos critères, nous l’avons construit. »

Tromper les yeux

La conception qui en résulte répartit les composants autour du drone — à différentes hauteurs et sous différents angles, avec un espacement important entre eux — afin d’éviter leur superposition visuelle lors des rotations. Ainsi, lorsque tous les éléments se confondent, le drone prend l’apparence d’un nuage diffus et semi-transparent plutôt que d’une forme distincte.

Selon le critère de visibilité, le drone optimisé est environ 10 fois moins perceptible visuellement qu’un quadricoptère classique.

« L’œil humain met du temps à assimiler les signaux, un temps comparable au temps d’exposition d’un appareil photo », explique Alexander , expert en vision par ordinateur. « Lorsqu’un objet tourne rapidement, nous le percevons comme flou et perdant ses détails distincts. Comme ce nouveau drone est presque entièrement transparent, ses quelques éléments opaques se fondent visuellement dans le décor, donnant l’impression d’un léger voile. »

Les chercheurs ont noté que le nouveau drone présente encore plusieurs limitations. L’hélice est bruyante et les câbles et tiges de support restent visibles. Rubenstein a indiqué que son équipe prévoit de concevoir de futures versions avec des matériaux plus transparents ou un système de propulsion plus silencieux afin de rendre le Phantom Twist encore plus discret.

https://news.northwestern.edu/stories/2026/07/new-spinning-drone-hides-in-plain-sight