Les époustouflants engins volants du futur

Le terme « drone » évoque un objet qui peut être très utile, ou effrayant. Peu de personnes les envisagent comme des objets esthétiques. Rafales D'Andrea est un spécialiste des systèmes autonomes et il développe des engins volants dont les derniers prototypes repoussent les limites du vol autonome : une aile qui peut voler verticalement et traverser des perturbations, un vaisseau muni de 8 hélices ambivalent à l'orientation de son vol, ou encore un essaim coordonné de micro-quadrimoteurs.

Attachez vos ceintures pour un voyage merveilleux avec ces engins volants, des libellules sur la scène de TED.

Notre plateforme pour amateurs

pourrait très bien se transformer
en aventure industrielle.

Les applications commerciales
pour les drones sont multiples :

surveillance, monitoring environnemental,
photographie, cinéma ou journalisme.

C'est possible grâce
au savoir-faire qui se développe

dans les centres de recherche
dans le monde.

Avant que les livraisons de colis
aériennes ne fassent partie de notre vie,

une flotte autonome d'engins volants
ont construit une tour de 6 mètres,

composées de 1500 briques.

Cet exploit a eu lieu en direct,
au centre FRAC, en France.

Depuis quelques années, ces objets
volent avec des cables.

En les attachant,

elles atteignent une haute vélocité
et de fortes accélérations

dans des espaces ténus.

Elles peuvent construire
en autonomie des structures suspendues.

Elles ont appris à porter des charges,

à gérer les perturbations,

et, de manière générale, à interagir
avec le monde physique.

Aujourd'hui, je vais vous montrer
quelques-uns de nos projets en cours.

Notre but est de repousser les limites
du possible des vols autonomes.

Pour qu'un système fonctionne
de manière autonome,

il doit connaître collectivement,
la localisation de chaque objet volant

qui constitue son essaim.

Dans notre labo à ETH Zurich,

nous utilisons des caméras
externes pour localiser les objets.

Ça nous permet de concentrer nos efforts

sur le développement rapide
de tâches très dynamiques.

Les démos d'aujourd'hui sont basées
sur une nouvelle technique de localisation

développée par Verity Studios,
une spin-off du labo.

Il n'y a pas de caméra externe.

Chaque engin volant détermine
sa localisation dans l'espace

avec des capteurs embarqués,

et un ordinateur embarqué
qui détermine les actions à prendre.

Les seules commandes externes
sont les plus sensibles :

« décoller » et « atterrir ».

Voici ce qu'on appelle une « aile VTOL ».

C'est un avion qui veut le beurre,
et l'argent du beurre.

Comme tout aéronef à voilure fixe,
il est très efficace pour voler,

bien meilleur que les hélicoptères.

Contrairement aux avions à voilure fixe,

il peut voler verticalement.

C'est particulièrement intéressant
au décollage et à l'atterrissage,

et offre une grande flexibilité.

Hélas, il y a un revers de la médaille.

Une des contraintes des ailes VTOL

est sa sensibilité aux perturbations
comme les rafales de vent.

Nous développons des architectures
et algorithmes nouveaux

pour résoudre ces contraintes.

Le principe est que l'aéronef
puisse récupérer sa stabilité,

quelle que soit la situation,

et, avec l'expérience,
qu'il améliore ses performances.

(Applaudissements)

Bon.

Dans nos recherches,

nous nous posons souvent des questions
fondamentales abstraites

pour aller au cœur du sujet.

Une de ces question est la suivante :

quel est le nombre minimum de composants
animés nécessaires pour contrôler un vol ?

Il y a plusieurs raisons pratiques
derrière ses questions.

Prenez les hélicoptères.

On les affectionne parce qu'ils sont
constitués de 1000 composants mobiles,

qui se liguent toutes pour vous blesser.

Or, des pilotes expérimentés ont pu,
il y a des dizaines d'années de ça,

faire voler à distance des aéronefs
équipés de deux composants animés :

une hélice et un gouvernail.

Nous venons de découvrir
qu'une seule pièce mobile suffit.

Voici un Mono Spinner,

l'objet volant télécommandé
le plus simple mécaniquement parlant,

sorti du berceau il y a quelques mois.

Il n'a qu'un seul composant animé :
une hélice.

Il n'y a ni volets, ni charnières,
ni ailerons.

Aucun vérin, aucune surface de contrôle.

Il n'y a qu'une simple hélice.

Quoique mécaniquement simple,

le cerveau électronique fonctionne
à plein régime,

pour lui permettre de voler
de manière stable,

et de se mouvoir librement.

Il n'est pas encore muni des algorithmes
sophistiqués de l'aile VTOL.

Ce qui signifie que pour qu'il vole,

on doit le lancer d'une manière
très précise.

La probabilité que j'y arrive devant vous
est très faible.

Je préfère donc vous en montrer une vidéo,
filmée hier soir.

(Rires)

(Applaudissements)

Le monospinner représente la frugalité.

Voici maintenant son opposé,
l'Omni Copter, composé de huit hélices.

C'est un exercice dans l'excès.

Que faire de tous ces excédents ?

Vous le constatez, il est très symétrique.

La conséquence est son ambivalence
par rapport à l'orientation.

Ça lui confère des capacités de vol
extraordinaires

n'importe où dans l'espace,

sans notion d'avant ou d'arrière,
ou de rotation sur lui-même.

Il a ses propres difficultés,

principalement liées
à l'interaction des courants

provoqués par ses huit hélices.

Une partie de tout ça peut être modélisée.
Le reste est appris en volant.

Regardons ensemble.

(Applaudissements)

Comme les drones vont faire
partie de notre vie quotidienne,

ils devront être extrêmement
sûrs et fiables.

Cette machine, là-bas,

est constituée de deux objets volants,
équipés de deux hélices.

Celui-ci tourne dans le sens
des aiguilles d'une montre.

Celui-là, dans le sens contraire.

Quand on les couple,

ils se comportent comme un quadricoptère
à haute performance.

Si un problème survient,

un rotor ou une hélice en panne,
l'électronique ou une batterie qui lâche,

il peut continuer de rester en vol,
quoique ses performances se dégradent.

Je vais vous montrer ça
en désactivant une moitié.

(Applaudissements)

La dernière démonstration explore
les essaims synthétiques.

Un grand nombre d'entités
autonomes et coordonnées

ouvre des perspectives nouvelles
à l'expression artistique.

Nous avons acheté des micro quadrimoteurs,

qui sont moins lourds
qu'une tranche de pain.

Nous les avons équipés
de notre technologie,

et d'algorithmes dédiés.

Leur nombre peut être illimité

parce que chaque unité connaît
sa localisation dans l'espace,

et s'auto-contrôle.

(Applaudissements)

(Applaudissements)

(Applaudissements)

J'espère que ces démonstrations
vont vous inciter à imaginer

des nouveaux rôles révolutionnaires
pour les objets volants.

Celui-ci, qui est ultra-sûr,

aspire à fournir un éclairage indirect
à Broadway.

(Rires)

En fait, c'est très difficile de prédire

l'impact qu'aura
cette technologie naissante.

Pour nous, la satisfaction émerge
du voyage et du processus créatif.

Ça nous rappelle combien notre univers
est merveilleux et magique,

qu'il pousse les être créatifs
à le ciseler de manière si spectaculaire.

Que cette technologie recèle un potentiel
économique et commercial extraordinaire

n'est que la cerise sur le gateau.

Merci.

(Applaudissements)