Des drones gonflables pour naviguer dans les zones sinistrées

À la suite de catastrophes telles que les tremblements de terre dévastateurs en Turquie et en Syrie, les efforts de recherche et de sauvetage deviennent une course contre la montre. Les équipes d’intervention d’urgence doivent agir rapidement pour identifier les vides ou les espaces dans les bâtiments effondrés où des survivants pourraient être piégés avant que des fuites de gaz, des inondations ou des débris en mouvement ne causent d’autres dommages.

Les technologies de pointe jouent un rôle crucial dans ces opérations de sauvetage, avec des équipements d’imagerie thermique et des dispositifs d’écoute sensibles utilisés pour détecter les signes de vie. Les drones aériens pourraient également être utilisés pour surveiller des zones autrement inaccessibles, mais leur conception fragile a limité leur application.

Les drones sont en mesure d’évaluer les dégâts à partir d’une vue aérienne, mais il reste difficile de naviguer parmi les bâtiments effondrés, explique Wenlong Zhang, professeur associé et expert en robotique à l’école d’ingénieurs Ira A. Fulton de l’université d’État d’Arizona. Leurs cadres rigides ne peuvent pas résister aux collisions avec les débris, ce qui entraîne souvent des accidents.

D’après M. Zhang, les drones aériens doivent résister aux chocs et aux secousses pour réaliser leur potentiel dans le cadre des opérations de recherche et de sauvetage. À cette fin, lui et l’équipe de son laboratoire ont conçu et testé un drone quadrirotor inédit doté d’un cadre gonflable. La rigidité de ce cadre est unique et peut être réglée pour absorber les chocs et les coups inattendus et s’en remettre. Les résultats de leurs travaux ont été publiés dans la revue technologique Soft Robotics.

Les drones doivent interagir physiquement avec leur environnement pour effectuer diverses tâches, explique M. Zhang. Un corps mou offre non seulement une résistance aux collisions, mais permet également des manœuvres dynamiques telles que la collision contrôlée par perchage, inspirée par les oiseaux, qui atterrissent et se perchent sur des branches ou des structures en absorbant la force d’impact grâce à leurs articulations souples et à leurs tissus mous.

Les chercheurs ont conçu pour leur nouveau drone aérien une pince hybride bistable à base de tissu, capable de se refermer et de saisir en toute sécurité des objets de formes et de tailles différentes en cas d’impact. Le matériau bistable n’a pas besoin d’actionneur pour tenir sa perche, ce qui permet d’économiser de l’énergie, et peut être rétracté pneumatiquement lorsque le drone doit décoller.

« Il peut se percher sur à peu près n’importe quoi. De plus, le matériau bistable signifie qu’il n’a pas besoin d’un actionneur pour fournir l’énergie nécessaire au maintien de son perchoir. Il se ferme simplement et reste ainsi sans consommer d’énergie », précise M. Zhang. « En cas de besoin, la pince peut être rétractée pneumatiquement et le drone peut décoller. »

Ce type de perche, réactive au contact et économe en énergie, est essentiel pour les opérations prolongées sur le terrain, car il permet aux drones de se positionner en fonction des besoins et d’économiser l’énergie de la batterie en éteignant leurs rotors.

Selon M. Zhang, une telle interaction dynamique avec l’environnement peut améliorer l’utilisation des drones dans les opérations de recherche et de sauvetage, mais aussi à d’autres fins telles que la surveillance des incendies de forêt, l’aide à la reconnaissance militaire et même l’exploration de la surface d’autres planètes.

Le développement de robots aériens souples, transformables et reconfigurables pourrait ouvrir la voie à des conceptions plus innovantes et bio-inspirées, élargissant ainsi leur gamme de fonctionnalités et d’applications à l’avenir.

Légende illustration / Wenlong Zhang, professeur associé à l’université d’État de l’Arizona, et son équipe ont mis au point un drone quadrirotor unique en son genre, doté à la fois d’un cadre gonflable pour résister aux collisions et d’une pince innovante qui permet à l’appareil de se percher en toute sécurité sur presque n’importe quelle surface. Crédit / Arizona State University