Contrôle de formation d'essaims muet basé sur une localisation acoustique – muteSWARM

L'objectif du projet muteSWARM est de proposer de nouvelles techniques de commande dans le domaine de la robotique aérienne en essaim qui ne soient pas basées sur une communication radio (i.e. muettes). La stratégie clé consistera pour un robot, comme le font les animaux dans la nature, à détecter ses proches voisins et son environnement au moyen de sa perception et non par communication directe ni même sans étiquetage des drones détectés. Nous proposons d'étudier ici en particulier l'audition, qui est peu explorée en robotique. Les robots multirotors sont bruyants et le son produit par les drones est une information pertinente pour leur localisation par ses voisins, sans qu'il soit nécessaire de concevoir et d'intégrer des dispositifs d'émission sonore supplémentaires.

La localisation acoustique d'un robot aérien sera étudiée, en particulier en utilisant le son naturel produit par le robot lui-même. Ici, ce serait une première de maintenir un essaim de drones en formation sans communication radio, en se basant uniquement sur la signature acoustique de ses voisins pour déterminer les distances inter-drones. En outre, pour aller encore plus loin dans la robotique volante bio-inspirée, il est également prévu de rendre la navigation de l'essaim plus robuste en appliquant une détection multimodale : non seulement la localisation acoustique sera étudiée, mais aussi une combinaison de la détection acoustique avec des alternatives visuelles faible résolution. Dans ce contexte, des algorithmes de commande de l'essaim en formation améliorés par des méthodes d'IA seront développés.

Le projet se veut frugal, le but étant de chercher à concevoir un essaim de drones à faible technologie et à faible coût, avec une perception à résolution réduite, nécessitant de faibles besoins en ressources et une faible consommation d'énergie. Il convient également de souligner que les gains escomptés en termes de parcimonie, d'évolutivité et de résilience pourraient s'appliquer à d'autres robots ou essaims de robots, et pas seulement aux drones. En outre, les algorithmes seront rendus aussi génériques que possible afin qu'ils puissent s'adapter à n'importe quel système.

Le scénario de validation expérimentale ciblé consistera à maintenir une formation de vol dans un environnement mixte intérieur et extérieur, où le plein potentiel de la proposition multimodale sera exploité (dans le cadre de l'infrastructure de recherche nationale Robotex 2.0 et les équipements scientifiques Equipex+ TIRREX). Le mode acoustique compensera les effets aveuglants lorsque les drones volent de l'intérieur vers l'extérieur, tandis qu'à l'inverse, le mode visuel pourrait être utile pour les effets de réverbération lorsque les robots retournent à l'intérieur.