Comment faire voler les drones en cas de panne de moteur

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Comment faire voler les drones en cas de panne de moteur
Lorsqu’un rotor tombe en panne, le drone commence à tourner sur lui-même comme une ballerine. Crédits: UZH

Des chercheurs en robotique de l’Université de Zurich montrent comment les caméras embarquées peuvent être utilisées pour maintenir les quadricoptères endommagés en l’air et voler de manière stable, même sans GPS.

Les passagers anxieux étant souvent rassurés, les avions commerciaux peuvent facilement continuer à voler même si l’un des moteurs cesse de fonctionner. Mais pour les drones à quatre hélices, également appelés quadricoptères, la défaillance d’un moteur est un problème plus important. Avec seulement trois rotors en fonctionnement, le drone perd de sa stabilité et s’écrase inévitablement à moins qu’une stratégie de contrôle d’urgence ne s’installe.

Des chercheurs de l’Université de Zurich et de l’Université de technologie de Delft ont maintenant trouvé une solution à ce problème: ils montrent que les informations provenant des caméras embarquées peuvent être utilisées pour stabiliser le drone et le maintenir en vol de manière autonome après la cession soudaine d’un rotor.

Tournant comme une ballerine

«Lorsqu’un rotor tombe en panne, le drone commence à tourner sur lui-même comme une ballerine», explique Davide Scaramuzza, chef du groupe Robotics and Perception à l’UZH et du grand défi Rescue Robotics chez NCCR Robotics, qui a financé la recherche. « Ce mouvement de rotation à grande vitesse provoque la défaillance des contrôleurs standard à moins que le drone n’ait accès à des mesures de position très précises. » En d’autres termes, une fois qu’il commence à tourner, le drone n’est plus capable d’estimer sa position dans l’espace et finit par s’écraser.

Comment faire voler les drones en cas de panne de moteur
Les algorithmes combinent les informations des capteurs pour suivre la position du quadroteur dans l’environnement. Crédits: UZH

Une façon de résoudre ce problème est de fournir au drone une position de référence via le GPS. Mais il existe de nombreux endroits où les signaux GPS ne sont pas disponibles. Dans leur étude, les chercheurs ont résolu ce problème pour la première fois sans se fier au GPS, en utilisant plutôt des informations visuelles provenant de différents types de caméras embarquées.

Les caméras événementielles fonctionnent bien en basse lumière

Les chercheurs ont équipé leurs quadricoptères de deux types de caméras: les caméras standard, qui enregistrent des images plusieurs fois par seconde à une fréquence fixe, et les caméras événementielles, qui sont basées sur des pixels indépendants qui ne sont activés que lorsqu’ils détectent un changement de lumière qui atteint leur.

L’équipe de recherche a développé des algorithmes qui combinent les informations des deux capteurs et les utilisent pour suivre la position du quadroteur par rapport à son environnement. Cela permet à l’ordinateur de bord de contrôler le drone pendant qu’il vole – et tourne – avec seulement trois rotors. Les chercheurs ont constaté que les deux types de caméras fonctionnent bien dans des conditions d’éclairage normales. «Lorsque l’éclairage diminue, cependant, les caméras standard commencent à ressentir un flou de mouvement qui désoriente finalement le drone et le bloque, alors que les caméras événementielles fonctionnent également bien dans des conditions de très faible luminosité», explique le premier auteur Sihao Sun, post-doctorant dans le laboratoire de Scaramuzza.

Une sécurité accrue pour éviter les accidents

Le problème abordé par cette étude est pertinent, car les quadricoptères se généralisent et la défaillance du rotor peut entraîner des accidents. Les chercheurs pensent que ces travaux peuvent améliorer la sécurité des vols en quadrirotor dans tous les domaines où le signal GPS est faible ou absent.


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Plus d’information: Sihao Sun et coll. Vol en quadrotor autonome malgré une panne de rotor avec des capteurs de vision embarqués: cadres vs événements, Lettres IEEE Robotics and Automation (2021). DOI: 10.1109 / LRA.2020.3048875
Fourni par l’Université de Zurich

Citation: Comment faire voler les drones en cas de panne de moteur (13 janvier 2021) récupéré le 13 janvier 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-01-drones-motor.html

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