Drones d'insectes

Demain, peut-être, de nouveaux objets issus de la recherche sur les nano et microdrones atterriront dans notre quotidien. Les travaux sur ce type de robots autonomes et télécommandés entrepris par la société Silmach et les équipes du CNRS ont cette particularité d'être ce qu'on appelle ' bio-inspirés '. Ces chercheurs ont déjà mis au point une libellule artificielle d'une taille similaire à celles qu'on peut trouver dans la nature et qui peut battre des ailes sans motorisation. Ils ont aussi inventé un petit bimoteur aérien de 100 grammes, capable de s'orienter grâce à un oeil de mouche artificiel et de déjouer les vents de travers et les chocs sur son fuselage pour garder le cap sur une cible...À défaut de parvenir à reproduire la nature, ces chercheurs rivalisent d'ingéniosité pour découvrir les mécanismes de ses créations et les imiter à l'aide de ce qui se fait de mieux actuellement en matière de technologie. Ainsi, l'oeil d'une vraie mouche possède environ un million de neurones, alimentés par des signaux électriques provenant de 48 000 cellules photoréceptrices qui composent la mosaïque rétinienne ce qui permet à l'insecte de disposer d'une vue panoramique à nous faire pâlir d'envie... Pour créer un oeil artificiel, nos chercheurs ont déchiffré le fonctionnement des neurones détecteurs de mouvement à l'aide de microélectrodes et de microscopes spéciaux. Ils ont pu ensuite en transcrire le principe dans des circuits optoélectroniques miniatures. Au passage, ils ont également constaté que la rétine de l'oeil de la vraie mouche se met à vibrer activement lorsqu'elle vole... Un mécanisme qu'il a fallu reproduire sur ordinateur afin de pouvoir le greffer dans l'oeil artificiel ! Le résultat est bluffant, nettement meilleur qu'avec une rétine fixe. Décollage immédiat avec ces créations hors du commun.

30 ans d'observation

Nicolas Franceschini, le directeur du laboratoire du CNRS de neurocybernétique de Marseille, a simulé sur ordinateur le mécanisme de vibration de la rétine de la mouche pour le greffer sur Oscar, un petit bimoteur aérien de 100 grammes. Il a découvert que le microbalayage rétinien de la mouche lui permet de garder l'oeil braqué sur une cible avec une précision 40 fois meilleure que lorsque la rétine demeure fixe.

De l'oeil aux ailes de la mouche

L'oeil de la mouche permet de voir en avant, en arrière, en haut et en bas. Les signaux provenant des cellules photoréceptrices composant la mosaïque rétinienne sont traités par le réseau neuronal de la mouche. Lequel envoie ensuite des commandes de vol électriques à 18 paires de muscles chargés de gérer amplitude, fréquence et angle d'attaque des ailes.

Un mini-hélicoptère très autonome

Baptisé Octave, ce microdrone est un petit hélicoptère de 100 grammes équipé d'un oeil ventral orienté vers le sol. S'inspirant des mécanismes du vol chez la mouche, il peut décoller et suivre un terrain pentu à une vitesse de 3 m/s, il peut réagir à un vent contraire et atterrir sans avionique (altimètre...), grâce à un régulateur de flux optique (automatisme qui maintient constant le quotient vitesse/altitude).

Des cellules photoréceptives

L'oeil de la mouche possède huit types de cellules photoréceptives qui prennent en charge la vision des couleurs et du mouvement. De quoi appréhender la totalité de son environnement et garantir des vols parfaits.

Muscles miniatures

Excités par une tension de 100 à 150 volts, les quelque 180 000 muscles de 9 nanogrammes seulement chacun disposés sur les quatre ailes de la libellule artificielle s'affaissent, se contractent et se redressent. À leur point dancrage, ils génèrent des contraintes de flexion qui aboutissent au battement des ailes (une dizaine par seconde). Les mouvements produits ont une amplitude de 40?', conformément au modèle animal.