Des chercheurs de l’université de Zurich mettent au point un algorithme améliorant les performances des drones

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Une équipe de chercheurs de l’université de Zurich a conçu un algorithme qui a permis à un drone autonome de se déplacer plus rapidement que des drones pilotés par des pilotes humains. Le quadrirotor (un aéronef à voilure tournante comportant quatre rotors) doté de cet algorithme calcule des trajectoires optimales dans le temps tout en prenant en compte les limites de la machine. Ainsi, le drone a battu deux pilotes aguerris sur un circuit expérimental.

Un algorithme pour faire en sorte qu’un quadrirotor soit plus performant que lorsqu’il est piloté par des humains

Pour être utiles, les drones doivent être rapides et efficaces. En raison de la durée de vie limitée de leur batterie, ils doivent accomplir n’importe quelle tâche comme rechercher des survivants sur le site d’une catastrophe, inspecter un bâtiment, livrer une cargaison – dans les plus brefs délais. Et ils peuvent avoir à le faire en passant par une série de points de cheminement comme des fenêtres, des pièces ou des emplacements spécifiques à inspecter, en adoptant la meilleure trajectoire et la bonne accélération ou décélération à chaque segment.

L’étude a fait l’objet d’une publication rédigée par Leonard Bauersfeld, Elia Kaufmann, Philipp Foehn, Sihao Sun et Davide Scaramuzza. Les chercheurs de l’université de Zurich, ont développé cet algorithme afin qu’un quadrirotor autonome puisse être plus rapide et précis que des machines équivalentes pilotées par des êtres humains.

Malgré le fait que les pilotes de drones puissent être excellents à la manœuvre, Davide Scaramuzza, qui dirige le groupe robotique et perception à l’UZH et le Rescue Robotics Grand Challenge du NCCR Robotics, organisme ayant financé la recherche, évoque la prouesse qu’a réalisé le quadrirotor doté de l’algorithme qu’il a conçu :

“Notre drone a battu le tour le plus rapide de deux pilotes humains de classe mondiale sur une piste de course expérimentale. La nouveauté de l’algorithme est qu’il est le premier à générer des trajectoires optimales dans le temps qui tiennent pleinement compte des limites des drones. “

Un algorithme présentant des nouveautés par rapport aux travaux antérieurs

Selon les chercheurs, les travaux antérieurs pour concevoir des algorithmes de ce style reposaient sur des simplifications, soit du système quadrirotor, soit de la description de la trajectoire de vol, et ils étaient donc sous-optimaux. Philipp Foehn, doctorant et premier auteur de la publication, précise quelle nouveauté son équipe a apportée dans la création de l’algorithme :

“L’idée, c’est qu’à la place d’attribuer des sections de la trajectoire de vol à des points de passage spécifiques, notre algorithme indique simplement au drone de passer par tous les points de passage, mais pas comment ni quand le faire.”

Afin de tester l’algorithme, deux pilotes aguerris ont contrôlé le quadrirotor sur un circuit de course puis la machine a été dotée de l’algorithme afin qu’il puisse se déplacer de manière autonome. Ils ont utilisé des caméras externes pour capturer avec précision le mouvement des drones et – dans le cas du drone autonome – pour donner des informations en temps réel à l’algorithme sur l’endroit où se trouvait le drone à tout moment.

Pour assurer une comparaison équitable, les pilotes humains ont eu la possibilité de s’entraîner sur le circuit avant la course. Mais l’algorithme a toutefois gagné : tous ses tours étaient plus rapides que ceux des pilotes humains, et les performances étaient plus cohérentes. Cela s’explique par le fait que l’algorithme a trouvé la meilleure trajectoire et est capable de la reproduire fidèlement de nombreuses fois, contrairement aux pilotes humains qui sont toujours obligés de rester concentrer pour affiner les courbes de la machine.

À l’avenir, les scientifiques souhaitent utiliser des caméras embarquées pour améliorer les performances de l’algorithme. Ils ont indiqué que leur outil pourrait être exploité pour livrer des colis avec des drones, pour des missions de sauvetage ou pour inspecter une scène de crime.


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