Newsletter #2

Pour cette deuxième édition de la Newsletter, Fabio Morbidi, membre de l'équipe PR, présente les travaux sur les drones omnidirectionnels ou holocopters

On dit qu’un robot mobile à roues est omnidirectionnel, si on peut agir indépendamment sur les vitesses (de translation selon les axes x, y et de rotation autour de l’axe z) du robot.
Ainsi le mouvement est possible à tout moment dans toutes les directions dans le plan du sol, et ce quelque soit l’orientation du véhicule autour de son axe vertical.
Tel est le cas, d'un robot avec trois roues motrices décentrées orientables ou avec des roues suédoises/sphériques. Les fans de science-fiction se souviendront de l'Audi RSQ de Will Smith dans le film "I, Robot".

Récemment des efforts considérables ont été déployés pour la conception et la commande de drones : en particulier, les quadricopters, qui sont des mini hélicoptères à quatre hélices et qui sont devenus extrêmement populaires en robotique.

Mais est-il possible de concevoir un drone omnidirectionnel ou holocopter ?

Les quadricopters ne sont pas des holocopters. En fait, ils possèdent 4 entrées de commande : la vitesse angulaire des quatre moteurs, ou de manière équivalente, la force de poussée et le vecteur des moments selon les trois axes), mais ils présentent 6 degrés de liberté dans l'espace 3D. En conséquence, un quadricopter peut voler en stationnaire uniquement si son fuselage est parallèle au sol.
Au cours des dernières années, plusieurs groupes de recherche en France, en Allemagne, en Suisse, et en Corée du Sud ont proposé des modèles de holocopter, en introduisant des hélices à la fois tractives et propulsives (ETH Zürich, Seoul National University), ou des moteurs orientables à angle fixe ou variable (Max Planck Institute for Biological Cybernetics, LAAS/IRISA CNRS). Cette dernière solution a été adoptée dans le FAST-HEX, un hexacopter partiellement ou entièrement actionné grâce à six moteurs électriques orientables synchronisés et développé par l'équipe RIS du LAAS- CNRS. Cet hexacopter est représenté par la figure ci-dessus.

Une collaboration entre l'équipe PR du laboratoire MIS et le LAAS est actuellement en cours pour étudier les propriétés dynamiques du FAST-HEX et pour déterminer les trajectoires à consommation énergétique minimale [1] et [2].

Références :
[1] "Minimum-Energy Path Generation for a Quadrotor UAV", F. Morbidi, R. Cano, D. Lara, in Proc. IEEE Int. Conf. Robot. Automat., pp. 1492-1498, 2016.
[2] "Modeling and Control of FAST-HEX: a Fully-Actuated by Synchronized-Tilting Hexarotor", M. Ryll, D. Bicego, A. Franchi. in Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. Intel. Robots Syst., pp. 1689-1694, 2016.

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