Conception et étude d'une boussole céleste bio-inspirée pour la robotique

Abstract : Cette étude concerne le développement d’une boussole optique inspirée de la boussole céleste de la fourmi du désert Cataglyphis à des fins pédagogiques pour la robotique. Cet instrument de navigation bio-inspiré ouvre de nouvelles opportunités pour la navigation en cas d’absence de couverture GNSS (Global Navigation Satellite System) ou GSM (Global System for Mobile communications) pour se localiser à l’extérieur. Dans un premier temps, cette activité pédagogique vise à comprendre différents phénomènes physiques impliqués dans la détection optique de cap : la diffusion de Rayleigh de la lumière du soleil dans le ciel, la polarisation de la lumière, et la mesure du cap à partir de photocapteurs. Ensuite, nous décrivons de manière successive la conception puis la réalisation d’un dispositif expérimental didactisé et présenté pour la première fois à des étudiants de Master 2 pour leurs permettre de se familiariser avec l’ingénierie bio-inspirée appliquée à la détection optique de cap au moyen d’un instrument qualifié de « non conventionnel ». Ce dispositif expérimental a été introduit pour la première fois en 2020 à 7 étudiants du Master Ingénierie des Systèmes complexes de l’Université de Toulon et 3 étudiants du Master de « Mechanical Engineering » (option Fluide et Structure) de l’Université d’Aix-Marseille. Nous avons ensuite mis l’accent sur l’utilisation de carte Arduino (architecture 8 bits) pour aborder les problématiques liées au traitement temps réel de cibles de type microcontrôleur ayant des capacités calculatoires limitées. Enfin, des exemples de production et de mesures faites par les étudiants sont présentés pour démontrer l’exploitation pédagogique qui peut être faite d’un tel dispositif expérimental pour la détection de cap en robo-tique. De manière pratique et parcimonieuse, ce prototype didactisé fonctionne dans le visible (bleu) et comporte seulement 4 photocapteurs, chacun recouvert de filtre polarisant orienté différemment.