Certaines utilisations de drones, en particulier militaires ou de sécurité, nécessitent l’emploi de dizaines d’engins en vols coordonnées. On parle alors d’essaims. Dans la Nature, les mêmes situations nous montrent des voies techniques variées.
En observant comment la nature relève ce défi de navigation, deux approches courantes ont inspiré les chercheurs en robotique. Les insectes effectuent des actions réactives à court terme, tandis que les oiseaux préfèrent des manœuvres douces à relativement long terme. En effet, les oiseaux ont un sens plus aigu de la vue et du mouvement, des systèmes de mouvement à degré de liberté plus élevé et une plus grande capacité cérébrale par rapport aux insectes. Ces deux approches ont également inspiré deux méthodes courantes de navigation par drone dans la littérature : les insectes pour les applications basées sur la réaction et les oiseaux pour les approches de planification de trajectoire. Parmi les deux, la première approche contient des solutions extrêmement légères et efficaces en termes de calcul et de mémoire permettant des drones encore plus légers, tandis que la seconde (celle qui sera choisie), montre une plus grande optimalité et flexibilité.
Chaque drone est équipé de fonctionnalités complètes de perception, de localisation, de planification et de contrôle et couplé de manière lâche par un réseau de diffusion partageant des trajectoires. Par coïncidence mais raisonnablement, le système proposé est similaire aux oiseaux capables de voler librement à travers la forêt tout en évitant les obstacles et autres créatures en mouvement. Par exemple, dans la navigation à courte distance, les oiseaux s’appuient principalement sur les yeux et leur système vestibulaire , et on développe en conséquence une odométrie visuo-inertielle améliorée. De plus, les oiseaux ajustent simultanément la trajectoire et la vitesse pour éviter les collisions tout en tenant compte du temps de vol et de la fluidité pour économiser de l’énergie, et l’on applique ainsi une optimisation conjointe de trajectoires spatio-temporelles à objectifs multiples.
NDLR: on peut s’étonner que les essaims aquatiques (bancs de poissons), ne soient pas cités dans les études. Ils reposent pourtant sur les mêmes problématiques …