Bio-inspired autopilot based on motion vision

Pilote automatique bio-inspiré basé sur la vision du mouvement

Julien Serres (1, 2) , David Dray (1, 2) , Franck Ruffier (1, 3) , Nicolas Franceschini (1, 3)

1 ISM - Institut des Sciences du Mouvement Etienne Jules Marey
2 AMU - Aix Marseille Université
3 CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique

We have developed an autopilot, called LORA III, which is inspired by motion vision in flying insects. It incorporates two interdependent optic flow (OF) regulators, each of which controls one translational degree of freedom: a bilateral OF regulator controls the robot's speed automatically, while a unilateral OF regulator makes the robot avoid lateral obstacles. A fully actuated hovercraft is simulated, and the results show that it is able to cross a tapered corridor. The robot requires only a pair of lateral eyes that measure the right and left OFs. This minimalistic visual guidance system suffices to control both speed and clearance from obstacles automatically, without requiring any speed and range sensors. LORA III is a first step toward a low-cost, lightweight, and power-lean guidance system for micro-air vehicles. LORA III also allowed us to reconsider the "OF balance" hypothesis that was proposed 20 years ago to explain honeybees' "centering behaviour" in a corridor.

Nous avons conçu un pilote automatique dénommé LORA III, qui s'inspire de la vision du mouvement des insectes ailés. Il comporte deux régulateurs de flux optique interdépendants, chacun contrôlant un degré de liberté en translation : un régulateur de flux optique bilatéral contrôle automatiquement la vitesse d'avance du robot, tandis qu'un régulateur de flux optique unilatéral permet au robot d'éviter les obstacles latéraux. Un aéroglisseur totalement actionné est simulé et les résultats montrent qu'il est capable de franchir un corridor fuselé. Il lui faut seulement une paire d'yeux latéraux capables de mesurer les flux optiques droit et gauche. Ce système de guidage visuel minimaliste suffit au robot pour contrôler automatiquement sa vitesse d'avance et sa distance au mur, sans qu'il ait à utiliser ni capteur télémétrique ni capteur vélocimétrique. LORA III est donc un premier pas vers un système de guidage à bas coût, léger, et peu gourmand en énergie, pour micro-aéronefs. LORA III remet en question l'hypothèse d'équilibrage des flux optiques latéraux, proposée voici 20 ans pour expliquer le « centrage » des abeilles traversant un corridor.

Mots clés: biomimétisme

Mots clés: flux optique; micro-aéronef; insect flight; vol d'insecte; bionique; biorobotique

Domaines: Automatique / Robotique

Julien Serres, David Dray, Franck Ruffier, Nicolas Franceschini. Pilote automatique bio-inspiré basé sur la vision du mouvement. 6ème Manifestation des Jeunes Chercheurs en STIC, Oct 2008, Marseille, France. ⟨hal-02298360⟩