Les ingénieurs ont créé un drone qui se camoufle sous la forme d’une légère brume flottante lorsqu’il prend son envol.
Le prototype de drone « Phantom Twist » est un robot soigneusement conçu qui utilise le flou de mouvement pour se cacher à la vue de tous, ouvrant ainsi une nouvelle frontière en matière de vol à faible visibilité. Les scientifiques affirment que cela pourrait remodeler la façon dont les drones surveillent la faune, étudient les écosystèmes et inspectent les infrastructures.
La plupart des drones furtifs tentent de disparaître en modifiant leur apparence, en utilisant de la peinture de camouflage, des plastiques transparents ou des astuces optiques complexes pour courber ou disperser la lumière. The Phantom Twist adopte une approche fondamentalement différente en exploitant la façon dont les humains et les animaux perçoivent le mouvement.
Les scientifiques qui ont créé le drone ont présenté leurs conclusions dans une étude présentée le 16 juillet lors de la conférence. Robotique : science et systèmes à Sydney, en Australie.
« La plupart des efforts visant à cacher les drones visent à les faire ressembler à leur environnement », a déclaré le premier auteur de l’étude. Michel Rubensteinprofesseur agrégé d’informatique et de génie mécanique à l’Université Northwestern, dans un déclaration. « Au lieu de cela, nous avons demandé si nous pouvions concevoir le drone lui-même en fonction de la façon dont les humains perçoivent le mouvement. »
Le résultat est une machine qui se comporte davantage comme un ventilateur en rotation que comme un quadricoptère conventionnel. Les drones typiques ont quatre rotors tournant autour d’un corps en grande partie stationnaire, de sorte que votre œil peut se fixer sur le cadre même lorsque les hélices sont floues.
Phantom Twist réduit cette idée à un seul moteur et une seule hélice. L’hélice tourne dans un sens tandis que le corps entier tourne à contre-courant dans la direction opposée, sans aucune pièce fixe sur laquelle s’accrocher visuellement – tournant 25 fois par seconde, ce qui est trop rapide pour que l’œil humain puisse le déterminer clairement.
C’est environ 10 fois moins perceptible visuellement qu’un quadricoptère conventionnel, ont indiqué les scientifiques. En pratique, cela signifie que les observateurs ne voient pas une machine volante nette mais une tache translucide, avec ses quelques composants opaques se fondant dans une brume.
Pour y parvenir, l’équipe a assigné des algorithmes pour explorer des milliers de conceptions. Premièrement, ils ont utilisé un modèle informatique pour générer automatiquement environ 20 000 configurations de drones capables de voler de manière stable, du moins en théorie. Chaque configuration mélangeait un moteur, une hélice, des batteries, un circuit imprimé et un contrepoids dans différentes positions.
Ensuite, l’intelligence artificielle (IA) et les outils d’optimisation ont pris le relais, réorganisant ces pièces de manière itérative pour minimiser la visibilité de chaque conception sous presque tous les angles de vue, tout en respectant les contraintes de stabilité aérodynamique.
Les chercheurs ont simulé chaque candidat tournant dans les airs et ont composé les images sur 100 arrière-plans réels différents, du ciel aux arbres en passant par les bâtiments.
Pour déterminer les conceptions les plus furtives, ils ont appliqué un modèle de perception qui se rapproche de la vision humaine, les drones qui se fondent mieux dans leur environnement obtenant un score de visibilité inférieur. À partir de là, l’équipe a sélectionné les 500 conceptions les moins performantes et a réexécuté sa boucle d’optimisation, éliminant ainsi toute diminution supplémentaire de la visibilité. Lorsque l’équipe avait confiance dans la conception d’un drone particulier, elle le construisait.
Le Phantom Twist final n’est pas un bloc matériel compact ; il est délibérément réparti en trois dimensions. Les composants sont placés à différentes hauteurs et angles, avec un espace vide entre eux, de sorte que lorsque le drone tourne, les pièces ne se chevauchent pas visuellement pour former une silhouette solide.
Cette géométrie est importante en raison de la façon dont nos yeux traitent les images.
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« L’œil humain met du temps à accumuler des signaux, à peu près analogue au temps d’exposition d’une caméra », a déclaré un expert en vision par ordinateur et co-auteur de l’étude. Emma Alexandre. Lorsque quelque chose tourne assez vite, des bords distincts se mélangent et nous percevons un flou au lieu d’une forme.
Les premières utilisations des drones furtifs par les chercheurs incluent la surveillance des oiseaux nicheurs sans les effrayer, l’étude des zones humides sans disperser les troupeaux d’oiseaux d’eau et l’inspection des infrastructures vieillissantes sans altérer le comportement humain, ont-ils expliqué.
Pour l’instant, Phantom Twist n’est pas un « fantôme » parfait. L’hélice en rotation génère toujours un bruit important et la toile d’araignée composée de fils fins et de tiges de support reste partiellement visible. Rubenstein et ses collègues ont déclaré dans l’étude qu’ils réfléchissaient déjà à des itérations de nouvelle génération qui remplaceraient des matériaux plus transparents et des systèmes de propulsion plus silencieux.
