Un robot aérien capable de contrôler indépendamment sa propre position et son orientation
Le robot aérien capturé pendant un vol extérieur. Crédit : Iriarte et al.
Les véhicules aériens sans pilote (UAV), communément appelés drones, sont désormais utilisés pour capturer des images et effectuer un large éventail de missions dans des environnements extérieurs. Bien qu’il existe aujourd’hui plusieurs conceptions de drones avec des avantages et des caractéristiques différents, la plupart des robots aériens conventionnels sont sous-actionnés, ce qui signifie qu’ils ont moins d’actionneurs indépendants que de degrés de liberté (DoF).
Les systèmes sous-actionnés sont souvent plus rentables et peuvent être contrôlés à l’aide de stratégies de contrôle plus simples que les systèmes sur-actionnés (c’est-à-dire les robots qui ont plus d’actionneurs indépendants que leur profondeur de champ). Néanmoins, ils sont souvent moins fiables et moins capables de contrôler précisément leur position et leur orientation.
Des chercheurs de l’Alliance Basque de Recherche et de Technologie (BRTA) de Tecnalia en Espagne ont récemment développé un nouveau robot aérien sur-actionné qui peut contrôler indépendamment la position et l’orientation de son corps principal. Ce robot, présenté dans un article publié dans Robotique et Systèmes Autonomespossède quatre quadrirotors qui portent en coopération son corps central.
« Notre article récent a été inspiré par la nécessité de repousser les limites des drones au-delà des tâches d’observation passive, pour aider à automatiser des tâches actuellement dangereuses ou coûteuses, comme le travail en hauteur ou dans des endroits éloignés », a déclaré à TechXplore Imanol Iriarte, co-auteur de l’article. « Nous avons cherché à développer un système capable d’interagir activement avec son environnement, en effectuant des tâches telles que le transport de charges, la construction coopérative, l’inspection par contact ou la maintenance d’infrastructures. »
L’objectif principal des travaux récents d’Iriarte et de ses collègues de Tacnalia était de concevoir un robot aérien avec plusieurs actionneurs contribuant à la génération de sa poussée, qui pourrait contrôler indépendamment la position et l’orientation de son corps central. Le robot qu’ils ont développé est constitué d’un corps principal relié à quatre quadrirotors par des joints universels passifs.
Le robot aérien capturé lors des vols d’essai préliminaires dans les installations de Tecnalia. Crédit : Iriarte et al.
« Les quadrirotors portent le corps principal de manière coopérative, ce qui permet un contrôle indépendant des six degrés de liberté du corps principal, ce qui permet au robot d’effectuer des manœuvres complexes et d’interagir avec son environnement de manière plus adroite », a expliqué Iriarte. « Les principaux avantages de notre système sont sa grande autorité de contrôle, sa capacité à décoller et à atterrir sur des surfaces inclinées et ses capacités de vectorisation de poussée. »
En plus de leur robot aérien, les chercheurs ont également développé un algorithme de contrôle ad hoc qui convertit les positions et orientations demandées du corps principal en commandes de vitesse angulaire pour les 16 hélices du robot. Cet algorithme rejette également efficacement les perturbations externes, améliorant ainsi encore le contrôle du robot.
« Notre robot aérien peut suivre de manière autonome les six degrés de liberté de son corps principal en utilisant uniquement des mécanismes passifs, un exploit intrinsèquement irréalisable pour les multirotors sous-actionnés classiques », a déclaré Iriarte. « Les applications pratiques du robot pourraient être nombreuses, notamment le transport de charges, la construction coopérative, l’inspection par contact ou la maintenance d’infrastructures. »
Iriarte et ses collègues ont jusqu’à présent évalué leur robot dans une série de tests effectués à la fois en simulation et en extérieur. Ils ont découvert que leur robot pouvait suivre de manière autonome les 6 degrés de liberté de son corps central, ce qui est impossible à atteindre avec les drones conventionnels.
À l’avenir, le robot des chercheurs pourrait être encore amélioré et testé dans un plus large éventail d’environnements réels. À terme, il pourrait être utilisé pour s’attaquer à diverses missions complexes qui nécessitent un contrôle et un suivi de haute précision.
« Dans nos prochaines études, nous prévoyons d’augmenter le niveau d’autonomie du robot et d’améliorer les performances et la robustesse du système, ainsi que d’étudier des variantes de l’architecture plus adaptées à des tâches spécifiques », a ajouté Iriarte.
Plus d’informations :
Imanol Iriarte et al, Un robot aérien suractionné basé sur des quadrirotors coopératifs attachés par des joints universels passifs : modélisation, contrôle et suivi de trajectoire à 6 degrés de liberté, Robotique et Systèmes Autonomes (2024). DOI : 10.1016/j.robot.2024.104761
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Citation:Un robot aérien qui peut contrôler indépendamment sa propre position et son orientation (2024, 9 août) récupéré le 9 août 2024 à partir de
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