Drones à haute vitesse naviguent dans les forêts sans GPS

Les chercheurs du laboratoire de systèmes mécatroniques et robotiques de l’Université de Hong Kong (HKU) ont introduit un système de navigation qui permet aux drones à haute vitesse de détecter des objets d’épaisseur centimétrique pendant un vol rapide. Le système combine des capteurs avancés, des composants de drone légers et un nouveau cadre de trajectoire de vol pour éviter les obstacles en temps réel tout en traversant des zones congestionnées. Voici ce que vous devez savoir.

Comment les drones à haute vitesse sont conçus pour imiter le vol des oiseaux

Il n’y a pas de doute que la technologie des drones a subi des améliorations significatives au cours des dernières années. Les drones d’aujourd’hui peuvent voyager plus loin, transporter plus de poids et supporter plus de capteurs que leurs prédécesseurs. De plus, ils sont beaucoup moins chers à produire et plus facilement disponibles.

Malgré ces progrès, il n’y a pas encore de drone qui puisse égaler les capacités d’un oiseau en termes de détermination de trajectoires de vol en temps réel tout en tenant compte de variables inattendues comme les branches ou d’autres oiseaux. Les drones peuvent parcourir de longues distances et atterrir sur des emplacements précis. Cependant, ces appareils dépendent encore de trajectoires de vol prédéterminées ou de données sensorielles externes comme le GPS pour naviguer vers leurs cibles.

Pourquoi la navigation autonome à haute vitesse a été un défi

Jusqu’à présent, les chercheurs n’ont pas pu déterminer comment atteindre une navigation autonome, sûre et à haute vitesse pour les drones sans s’appuyer sur des conseils externes ou des itinéraires prémappés. Les problèmes découlent de plusieurs questions, notamment la nécessité d’ajouter plus de capteurs pour permettre à ces engins de détecter plus d’obstacles.

Lorsque vous ajoutez plus de capteurs, une puissance de calcul supplémentaire est requise pour traiter les données sensorielles ajoutées. Plus l’ordinateur et les capteurs nécessaires sont puissants, plus le poids ajouté au drone est important, réduisant ainsi sa capacité à voler rapidement et à rester stable à grande vitesse.

Heureusement, ces restrictions peuvent avoir été surmontées par une équipe d’esprits ingénieux du département de génie mécanique de la faculté de génie de l’Université de Hong Kong (HKU).

Présentation de l’étude : Navigation sûre pour les drones à haute vitesse

Le scientifique Yunfan Ren et une équipe d’ingénieurs ont publié¹ la Navigation sûre à haute vitesse pour les MAV dans Science Robotics récemment. L’étude met en lumière une technologie de vol autonome de nouvelle génération conçue pour permettre aux drones et aux véhicules aériens miniatures (MAV) de naviguer dans des environnements complexes à grande vitesse sans données sensorielles externes.

Qu’est-ce que le drone SUPER ? Spécifications et fonctionnalités

Le drone SUPER est un MAV compact conçu pour démontrer le nouveau système de trajectoire de vol des ingénieurs. L’appareil a été conçu dès le départ pour être léger et agile. Il présente un facteur de forme compact avec une base de 280 millimètres et des éléments informatiques miniatures qui lui donnent un rapport poussée/poids impressionnant de +5,0 et un poids au décollage de 1,5 kg. Ces facteurs permettent au SUPER de voyager à +20 mètres par seconde tout en évitant les obstacles.

Source – University of Hong Kong

Informatique légère pour les performances à haute vitesse

Au cœur du SUPER se trouve un ordinateur miniature qui peut surveiller et calculer les données sensorielles. La carte légère offre à l’appareil plus de temps de vol tout en améliorant ses capacités par rapport à ses prédécesseurs. De plus, l’ordinateur de vol peut prendre en charge les points de repère, le GPS et d’autres formes de navigation externe lorsque nécessaire.

Comment le LiDAR et les capteurs guident le vol autonome

L’ensemble de capteurs embarqués est ce qui permet à l’appareil de fonctionner avec de telles performances élevées et dans différentes conditions. L’unité intègre un capteur de détection de lumière 3D léger (LiDAR) qui lui permet de déterminer des objets aussi fins qu’une brindille à +70 mètres de distance. Notamment, les données LiDAR sont entrées directement sous forme de nuages de points le long de la route. Cette approche fournit des temps de saisie et de réponse beaucoup plus rapides pour l’ordinateur de trajectoire de vol.

Planification et ajustements de trajectoire de vol en temps réel

Les ingénieurs ont adopté une approche unique de planification de trajectoire de vol. Par exemple, le système scanne et met à jour constamment les trajectoires de vol pour l’appareil. Le nouveau coordinateur de trajectoire de vol crée deux trajectoires différentes comme options pour le drone. La première trajectoire est la route la plus claire, tandis que la deuxième trajectoire comporte des vecteurs inconnus. À partir de là, l’ordinateur utilise les données en temps réel pour ajuster les modèles en fonction de la situation.

Tests de navigation de drone à haute vitesse dans des environnements du monde réel

Les ingénieurs ont mené plusieurs tests pour s’assurer que leurs drones à haute vitesse fonctionneraient comme prévu. Ils ont effectué plusieurs tests de vol où l’appareil devait naviguer dans des terrains complexes. De plus, les ingénieurs ont utilisé différentes conditions de luminosité, y compris l’obscurité totale, pour voir comment les performances du capteur étaient affectées.

Intéressant, l’équipe a sélectionné plusieurs emplacements pour la phase de test. Les sites de test allaient des espaces de bureau à l’extérieur dans des forêts denses. Dans un test, l’appareil a été envoyé pour traverser une forêt de nuit. Pour accomplir cette tâche, l’appareil devait scanner, enregistrer et naviguer les obstacles en temps réel tout en se déplaçant à grande vitesse.

Résultats clés des essais de drone à haute vitesse

Le drone à haute vitesse a réalisé des vols autonomes dans plusieurs scénarios. Il a pu atteindre des vitesses de +20 mètres par seconde tout en naviguant dans des environnements complexes. Même s’il n’était pas parfait, le système a enregistré une réduction de 35 fois du taux d’échec de vol en utilisant la nouvelle méthode. De plus, la trajectoire de vol a pris la moitié du temps pour être configurée, et l’appareil a volé plus vite que les drones traditionnels dans les mêmes scénarios de test.

Avantages de la technologie de drone à haute vitesse avancée

Il existe de nombreux avantages pour les drones à haute vitesse qui peuvent naviguer de manière autonome à travers des espaces aériens denses. Tout d’abord, ils peuvent être utilisés dans des applications où l’agilité et la navigation sûre sont essentielles au succès de la mission. Ces appareils peuvent prendre des décisions en une fraction de seconde qui leur permettent de déterminer la meilleure façon d’éviter un objet qui approche et de rester sur la trajectoire.

Simplification de la programmation de drone avec l’intelligence embarquée

La détermination d’une trajectoire de vol sûre pour les drones a toujours été un problème. À mesure que le trafic aérien augmente et que les itinéraires de drone deviennent plus complexes, la création de trajectoires de vol nécessitera encore plus d’efforts. Les systèmes autonomes introduits dans l’étude pourraient aider à réduire ces temps, car l’appareil serait capable de modifier les trajectoires de vol lorsque nécessaire en temps réel.

Applications et calendrier pour les drones à haute vitesse dans le monde réel

Il existe une longue liste d’applications pour les MAV autonomes agiles. Ces appareils ouvriront la porte à un nouveau niveau de commodité et de réactivité. Des équipes d’urgence utilisant ces appareils pour localiser des survivants aux sites de commerce électronique livrant vos colis, il existe de nombreuses utilisations pour ces appareils haute technologie.

Cette technologie de drone à haute vitesse pourrait être mise en œuvre dans les prochaines années. Plusieurs pays poussent pour devenir des acteurs mondiaux sur le marché des drones. Cette technologie sera certainement accueillie à bras ouverts, car les ingénieurs cherchent à rendre les drones plus intelligents et plus conscients. Vous devriez vous attendre à voir une intégration militaire dans les deux prochaines années, avec des allocations commerciales sur le marché dans les cinq prochaines années.

Drones autonomes dans les missions de recherche et de sauvetage

L’une des utilisations clés pour ces appareils autonomes sera d’assister dans les missions de recherche et de sauvetage. Ces appareils pourront explorer de manière autonome les débris à la suite d’une catastrophe et localiser des survivants humains. Ils peuvent demander des fournitures et d’autres aides nécessaires, qui peuvent également être livrées par drone jusqu’à l’emplacement des survivants jusqu’à l’arrivée de l’aide humaine. Éventuellement, le concept pourrait être étendu à des drones capables de transporter des survivants en toute sécurité.

Comment les drones à haute vitesse pourraient révolutionner la livraison de drones

Des entreprises comme Amazon ont vanté les mérites de la livraison de drones pendant des années. Cependant, le concept s’est avéré être beaucoup plus difficile que prévu. Ce dernier développement devrait aider à faire progresser cette technologie, car les appareils pourraient ajuster leur trajectoire de vol pour optimiser les performances. Par conséquent, la livraison le lendemain pourrait devenir la norme.

Utilisation de drones autonomes pour la surveillance des infrastructures

Maintenir les ponts, les routes et autres infrastructures essentielles en bon état de fonctionnement est une tâche monumentale qui nécessite une surveillance constante. L’utilisation de drones autonomes pourrait aider à réduire la main-d’œuvre nécessaire, tout en améliorant les capacités de ceux qui sont chargés de surveiller ces éléments essentiels. À l’avenir, les drones scanneront les infrastructures clés et avertiront les inspecteurs de dangers potentiels avant qu’ils ne deviennent un problème.

Surveillance de l’environnement avec des drones autonomes

Un autre domaine où les drones autonomes pourraient faire une grande différence est dans la surveillance de l’environnement. Ces systèmes peuvent être configurés pour exécuter automatiquement des itinéraires et enregistrer les changements dans l’environnement. Cette approche fournit un nouveau niveau de conscience aux environnementalistes et pourrait également aider les scientifiques à suivre la santé de la planète.

Essaims de drones pour l’exploration et la collecte de données

Il y a beaucoup qui voient les essaims de drones autonomes comme l’un des meilleurs moyens de découvrir et de cartographier de nouvelles zones. Cette approche élimine les risques pour les explorateurs et fournit des données en temps réel pour que les chercheurs les examinent et déterminent le meilleur cours d’action suivant. Déjà, les drones autonomes se sont avérés cruciaux dans l’industrie de la cartographie, où ils sont utilisés pour suivre les emplacements difficiles d’accès comme le fond de l’océan.

Chercheurs de drones à haute vitesse

Yunfan Ren était l’auteur principal de la recherche sur les drones à haute vitesse. Il a été soutenu par le professeur Fu Zhang et une équipe de chercheurs du département de génie mécanique de la faculté de génie de l’Université de Hong Kong (HKU).

Objectifs de développement futurs pour les drones à haute vitesse

La course est lancée pour améliorer la portée, la vitesse et la puissance de traitement du SUPER. L’équipe va maintenant chercher à repousser les limites du SUPER pour voir comment rendre l’appareil plus léger, plus agile, avec des temps de vol plus longs et capable de charges plus lourdes. De plus, les ingénieurs cherchent à miniaturiser davantage le MAV, le rendant ainsi utilisable dans plus de scénarios.

Investir dans le secteur des drones

Le marché des drones est un secteur en pleine croissance qui connaît une concurrence à l’échelle mondiale. Notamment, DJI de Chine détient la part du lion sur le marché des drones. Cependant, de nombreuses entreprises ont le potentiel de bouleverser l’industrie avec leurs nouveaux produits et modèles commerciaux. Voici une entreprise bien positionnée pour réussir.

EHang 

Ehang (EH ) est entré sur le marché des drones en 2014 pour rendre les drones transportant des passagers une réalité. L’entreprise reste cruciale pour faire des drones des outils de transport fiables. À cette fin, elle a réalisé plusieurs accomplissements, notamment le lancement du premier véhicule aérien autonome (AAV) pour passagers.

En 2018, Ehang a signé plusieurs partenariats et accords de développement de haute gamme. Notamment, l’un de ces accords comprenait un protocole de taxi aérien avec la ville de Lyon, en France. Un autre partenariat, avec le groupe aérospatial autrichien FACC, visait à améliorer les capacités et la sécurité des drones de passagers.

Ehang reste un leader sur le marché des drones en raison de son modèle commercial unique et de son approche respectueuse de l’environnement pour le vol autonome. L’entreprise continue d’investir dans les nouvelles technologies émergentes et travaille actuellement directement à l’amélioration de la technologie de batterie à l’état solide. Tous ces facteurs font d’Ehang un concurrent solide sur le marché des drones très compétitif.

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Pourquoi les drones à haute vitesse rapprochent la technologie d’essaim de la réalité

Les drones à haute vitesse pourraient s’avérer être un facteur de changement à l’échelle mondiale. Les drones de première personne ont déjà montré qu’un petit drone délicat, contenant des explosifs, peut détruire des cibles de plusieurs millions de dollars. Maintenant, ces appareils auront la capacité de naviguer dans des environnements complexes pour atteindre leurs objectifs avec une planification minimale. Espérons que leurs objectifs seront de livrer votre nouveau fryeur à air et non des bombes.

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Études référencées :

^{1. Yunfan Ren et al., Navigation sûre à haute vitesse pour les MAV. Sci. Robot.10,eado6187(2025).DOI:10.1126/scirobotics.ado6187}