Peut-on naviguer sans GPS ni réseau 5G? Oui, je suis un robot fourmi
Résumé
La navigation autonome est devenue l’un des enjeux technologiques majeurs du XXIème siècle. Les besoins de mobilité sont actuellement immenses en robotique. Plusieurs systèmes de localisation en extérieur sont aujourd’hui disponibles : le GNSS civil (Global Navigation Satellite System) dont la précision est de 5 m à 30 m en fonction de la météo et de l’environnement, ou bien encore le GSM (Global System for Mobile communications) pour se localiser à partir des réseaux terrestres en fusionnant ces informations avec le GNSS, ce qui permet d’atteindre une précision de 5 cm à 10 cm dans les meilleures conditions de réception des signaux. Ces solutions technologiques fonctionneront, mais seront aussi très consommatrices d’énergie à cause des émissions radio, de plus, en cas de blackout ou d’interruption de service, comment garantirons-nous la continuité du service de localisation des robots autonomes. La solution réside dans la nature, en effet de nombreux animaux naviguent avec aisance et précision sans pour autant utiliser ni de GNSS ni de GSM, ainsi les solutions bio-inspirées seraient alternatives et permettrait de naviguer en cas de défauts majeurs des réseaux GNSS et GSM. Directement inspiré de la fourmi du désert Cataglyphis fortis, le robot hexapode AntBot se localise en comptant ses foulées et mesure sa distance parcourue en intégrant le défilement visuel du sol, et estime son cap à l’aide d’une boussole céleste. AntBot se repositionne avec une erreur d’à peine 7 cm, soit presque 100 fois plus faible que celle du GNSS civil. La boussole d’AntBot repose sur un compas céleste détectant le rayonnement diffusé par l’atmosphère en bande spectrale ultraviolette. Cette boussole s’inspire de la partie dorsale des yeux composés des insectes, il est doté de seulement deux photodiodes surmontées de filtres polarisants linéaires rotatifs permettant de balayer la voute céleste. Elle mesure ainsi l’angle de polarisation de la lumière du ciel afin de fournir un cap au robot. Le modèle de détection du cap s’inspire directement de la vision de la polarisation connue chez les insectes. Bien que ce modèle biologique nous apparaisse simpliste, il n’en reste pas moins très intéressant de par sa parcimonie sensorielle pour développer des instruments bio-inspires capables de fournir une information de cap. Les performances de ce nouvel instrument de navigation bio-inspiré attestent du caractère novateur, fiable et robuste de cette boussole optique pour l’obtention du cap en robotique, et fait déjà l’objet de recherche aux côtés de partenaires industriels.