Vous avez très probablement vu des essaims de drones en action car ils ont été utilisés lors de différents événements tels que les Jeux olympiques, le Super Bowl, etc. Dans tous ces événements, des essaims de drones ont fourni un divertissement coloré qui a hypnotisé la foule. Si vous êtes curieux au sujet des essaims de drones et que vous voulez savoir comment ils fonctionnent, vous êtes au bon endroit.
Les essaims de drones sont produits par des algorithmes complexes et en incorporant des caméras embarquées et des capteurs de proximité sur des drones individuels. C'est encore un travail en cours, mais vous pouvez vous attendre à obtenir des drones qui fonctionnent comme un essaim hors de la boîte dans un avenir pas trop lointain.
Des essaims de drones ont été utilisés dans le monde entier pour le divertissement. Vous vous souvenez peut-être des centaines de drones qui ont survolé le ciel nocturne de Disney World en 2016 et qui ont été chorégraphiés sur une musique chantée lors d'un spectacle intitulé "Starbright Holidays". En 2017, des essaims de drones ont été présentés dans le cadre de la performance live de Lady Gaga au Super Bowl.
Les Chinois, pour ne pas être en reste, ont utilisé un essaim de drones pour célébrer leur Nouvel An il n'y a pas si longtemps. Et Warner Bros a récemment utilisé des essaims de drones pour promouvoir son film "Wonder Woman". Des émissions de drones ont même été produites pour applaudir les efforts des agents de santé au plus fort de la pandémie de covid-19.
Dans cet article, je vais discuter de la façon dont les essaims de drones sont produits et, espérons-le, vous donner une meilleure appréciation du déploiement des essaims de drones lors de tous ces événements.
Comment fonctionnent les essaims de drones ?
Le concept d'essaims de drones a été inspiré par l'observation d'essaims naturels d'insectes tels que les abeilles. Les chercheurs et les ingénieurs ont envisagé l'avenir de la reproduction du comportement en essaim dans le monde de la robotique et ils ne voient aucune limite à ce qui peut être réalisé avec cela. Mais vous voyez, reproduire le comportement des essaims dans la robotique, et par conséquent, les drones est très difficile. D'une part, beaucoup de puissance de traitement est nécessaire. Même la puissance de traitement nécessaire pour qu'une douzaine de drones effectuent un simple vol synchronisé autonome est énorme. Pensez maintenant à la puissance de traitement qui sera nécessaire pour des centaines ou des milliers de drones. C'est beaucoup, non ?
Grâce aux avancées technologiques, il est possible de piloter des centaines de drones de manière autonome. Sinon, les spectacles de drones dont nous avons parlé au début de cet article n'auraient pas pu avoir lieu. Ces spectacles de drones auraient été impossibles il y a quelques années, mais les progrès rapides de la technologie ont rendu tout cela possible.
Ainsi les essaims de drones sont rendus possibles notamment grâce à l'incorporation decaméras embarquées et capteurs de proximité sur les drones. Les capteurs de proximité sont particulièrement importants pour que les drones détectent la présence les uns des autres et évitent les collisions. Imaginez les essaims de drones au Super Bowl ou aux Jeux olympiques entrant en collision les uns avec les autres et même tombant du ciel. Le titre serait quelque chose comme "Échec épique alors que les essaims de drones tournent mal!", haha. Mais heureusement, les capteurs de proximité permettent aux drones de maintenir une distance de sécurité les uns par rapport aux autres en vol.
Comment les essaims de drones communiquent-ils ?
Alors que les caméras embarquées et les capteurs de proximité sont essentiels pour produire des essaims de drones, une autre avancée majeure pour que les drones effectuent plusieurs actions par eux-mêmes est la décentralisation des commandes. Les premiers essaims de drones avaient un drone dans l'essaim comme une sorte de "drone principal" qui fournit des informations/commandes à tous les autres drones de l'essaim. Ces commandes incluent toute la carte de la zone ou les obstacles que l'essaim doit éviter.
Cependant, il y a un problème majeur avec ce système de contrôle centralisé. En effet, de nombreuses informations seront transmises du drone principal à l'autre drone de l'essaim et des retards se produisent généralement en raison des limites de bande passante. De plus, si le bot principal est endommagé ou rencontre un problème technique, l'ensemble de l'essaim sera affecté car il dépend du drone principal pour obtenir des informations.
Le concept de décentralisation des commandes est d'éviter les problèmes du système centralisé et de faire en sorte que les drones se comportent comme un véritable essaim. Dans le système de décentralisation, chaque drone individuel communique/partage des données avec son voisin qui sont des drones dans son environnement immédiat.
Il y a l'avantage de transmettre les données sur toute la longueur de l'essaim et cela donne lieu à un fonctionnement plus dynamique. Comparez cela à vous-même en train de vous déplacer dans une foule. Vous n'allez pas vous concentrer sur chaque personne dans la foule, mais plutôt sur les personnes les plus proches de vous afin d'éviter de les heurter.
De plus, vous ne verrez pas forcément tout le monde sur votre chemin ou autour de vous mais à mesure qu'ils s'approchent de vous, votre "capteur de proximité", c'est-à-dire vos yeux, dans ce cas, vous dit quand bouger ou tourner pour éviter d'entrer en collision avec d'autres personnes . Un système décentralisé de drones fonctionne de cette manière.
Une autre façon de voir comment fonctionne la commande décentralisée des drones est de les comparer à 15 élèves de première année dits de faire un cercle en se tenant à l'écart les uns des autres à la largeur d'un bras. Vous pouvez vous attendre à ce que les élèves de première année forment simplement intuitivement le cercle sans vraiment savoir où chaque personne va être et chaque personne individuelle communiquera avec la personne la plus proche d'elle.
Connaître la forme prévue et communiquer avec les voisins est suffisant pour former cette forme et si quelqu'un est ajouté ou soustrait, le cercle s'ajustera sans avoir à dire aux enfants les dimensions exactes dont ils ont besoin pour compenser.
Bien sûr, c'est une façon simple de voir comment les drones communiquent. En réalité, c'est un processus très complexe avec les processeurs des ordinateurs de bord des drones fonctionnant comme leur cerveau et effectuant des centaines de calculs par seconde. Les limites de la puissance de traitement restent l'un des principaux obstacles à surmonter, en particulier compte tenu du nombre de drones pouvant voler en toute sécurité. Mais vous pouvez vous attendre à ce que ce problème soit résolu dans un proche avenir, car il semble y avoir des progrès technologiques exponentiels au fil des années.
Les drones grouillants d'Intel
Intel a fait des vagues au cours des deux dernières années pour sa contribution aux essaims de drones. Leurs efforts en essaim de drones sont si importants que nous aimerions parler un peu de leurs drones en essaim. Intel, en collaboration avec Ars Electronica Futurelab, a réuni une équipe d'ingénieurs talentueux en 2015.
L'équipe a réalisé un exploit important en produisant un essaim de 100 drones capables de voler de manière autonome au-dessus d'un aérodrome en Allemagne. Le spectacle de drones a été rendu encore plus intéressant par l'ajout d'une bande sonore appropriée par un orchestre. Piloter 100 drones de manière autonome a conduit l'équipe à battre le record du monde Guinness.
L'équipe d'Intel et d'Ars Electronica Futurelab a de nouveau exécuté sa magie en faisant voler 100 autres drones au-dessus du désert de Palm Springs, en Californie. Le but de l'équipe ici était de prouver la sécurité de leurs essaims de drones à la FAA. Ce serait plus tard dans le port de Sydney, en Australie, que la première exposition publique de drones en essaim aurait lieu. Qu'est-ce qu'un spectacle de drones sans musique ? Le Sydney Youth Orchestra a fourni de la musique en arrière-plan pendant que le spectacle de drones se déroulait.
Si vous pensez que piloter 100 drones automatiquement était un exploit, l'équipe combinée d'Intel et d'Ars Electronica Futurelab a battu son propre record en pilotant 500 drones moins d'un an après en avoir piloté 100. La différence dans les efforts requis pour piloter 100 et 500 drones est significative. , et que l'équipe y soit parvenue moins d'un an après avoir volé 100 m est un gros problème.
L'amélioration du matériel et des algorithmes a été essentielle pour augmenter le nombre de drones à 500. Chaque drone de l'essaim est composé d'un quadricoptère qu'Intel a surnommé une "étoile filante". Chaque étoile filante est faite de matériaux souples et résiste aux intempéries. Intel a également utilisé des hélices en cage pour assurer la sécurité des écrans publics.
Comment créer un essaim de drones ?
À moins que vous ne soyez un ingénieur ou un chercheur en robotique et dans d'autres domaines connexes, il est hors de portée d'un Joe ordinaire de créer votre propre essaim de drones. Le processus de fabrication d'essaims de drones est complexe et est loin d'être perfectionné après des années de recherche et de tests.
Cependant, des améliorations significatives sont apportées chaque année aux essaims de drones et vous pouvez vous attendre à obtenir des drones qui fonctionnent comme un essaim hors de la boîte dans le futur.
Possibilités pour les essaims de drones
Les possibilités des essaims de drones sont pratiquement infinies. Vous trouverez ci-dessous les zones où des essaims de drones peuvent être appliqués.
Diversité
Vous pouvez vous attendre à voir un essaim de drones composé de différents types et tailles de drones à l'avenir. Il y a la possibilité d'une plus grande efficacité si les membres des drones ont différents types de drones avec des capacités différentes.
Les essaims de drones disponibles aujourd'hui sont constitués de petits drones identiques. Cependant, la création d'essaims de drones avec différents types de drones a réussi. Et c'est pourquoi vous devriez vous attendre à des drones multi-domaines plus complexes à l'avenir.
Personnalisation
Le principal avantage d'avoir des essaims de drones personnalisables est la flexibilité. Imaginez à quel point il serait pratique pour les commandants d'ajouter ou de supprimer simplement des drones comme ils le souhaitent. Bien sûr, pour que de nouveaux drones soient ajoutés à un essaim existant, il faudra des communications inter-drones car l'essaim doit pouvoir communiquer avec le nouveau drone. De plus, l'essaim de drones existant devrait avoir la capacité de s'adapter au retrait et à l'ajout de drones.
La personnalisation permettrait aux commandants, et par conséquent aux essaims de drones, de s'adapter aux besoins de l'essaim. Des recherches sont toujours en cours sur la personnalisation des drones, mais les données obtenues jusqu'à présent montrent que ce concept est peut-être encore possible.
Durcissement
Il serait éventuellement nécessaire de produire des drones résistants au brouillage. Étant donné que les essaims de drones dépendent de la communication les uns avec les autres pour fonctionner, un moyen de contrer un essaim de drones serait le brouillage, ce qui garantirait que l'essaim ne pourrait pas fonctionner.
Au fur et à mesure que les progrès des essaims de drones émergent, il serait nécessaire de renforcer les essaims contre différents types d'interférences.
Source de l'image :Intel