Pilote automatique biomimétique : système générique inspiré du contrôle visuomoteur des insectes pour le décollage automatique, le suivi de terrain automatique, la réaction au vent automatique et l'atterrissage automatique d'un micro-aéronef

par Franck Ruffier

Thèse de doctorat en Signal, image, parole, télecommunications

Sous la direction de Nicolas Franceschini.

Soutenue en 2004

à Grenoble, INPG .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Le pilote automatique appelé OCTAVE (Optic flow Control sysTem for Aerial Vehicles) s'appuie sur une hypothèse des années 1950 selon laquelle un insecte pourrait naviguer en " maintenant constante la vitesse de l'image rétinienne " perçue par la partie ventrale de son œil composé. En formalisant cette hypothèse, nous sommes parvenus à proposer un principe générique de régulation du flux optique. Nous avons validé ce principe en le mettant en oeuvre à bord d'un micro-aéronef à voilure tournante construit au laboratoire. L'appareil est doté d'un oeil élémentaire équipé d'un Détecteur Elémentaire de Mouvement (DEM), inspiré de travaux électrophysiologiques du laboratoire sur l'œil de mouche, et capable d'estimer le flux optique généré par le mouvement même du micro-aéronef survolant un panorama contrasté. Nous avons montré expérimentalement sur ce robot captif qu'une boucle de régulation du flux optique conduit l'appareil à éviter les collisions avec le sol en effectuant un suivi de terrain à distance de sécurité, même en présence de vent contraire ou de vent arrière. Mieux encore, une simple commande de tangage conduit l'appareil à décoller ou atterrir automatiquement. Ces performances sont notoires eu égard au caractère minimaliste du traitement réalisé à bord, compatible avec la faible capacité d'emport d'un micro-aéronef (naturel ou artificiel) de masse inférieure à 100 grammes. Le système proposé se révèle extrêmement puissant car il permet à un aéronef de s'affranchir de son avionique traditionnelle, constituée de capteurs lourds et onéreux.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Biomimetic autopilot : generic system inspired by insects' visuomotor control for automatic take-off, automatic terrain following, automatic wind reaction and automatic landing of a micro-air vehicle


  • Résumé

    The autopilot called OCTAVE (Optic flow Control sysTem for Aerospace VEhicles) is based on the hypothesis made in the 50s according to which an insect could navigate by "maintaining constant the retinal image velocity" seen by the ventral part of its compound eye. By formalizing this hypothesis, we have succeeded in suggesting the generic principle of optic flow regulation. We have validated this principle by implementing it onboard a laboratory-made rotary wing micro-air vehicle. This air-vehicle is equipped with an Elementary Motion Detector (EMD) inspired by electrophysiological discoveries made in our laboratory on housefly's eye. Such EMD is capable of assessing the optical flow generated by the own motion of the aerial vehicle flying over a contrasted scene. We have shown experimentally on the tethered robot that optic flow regulation loop leads the vehicle to avoid ground obstacles by performing terrain following at a safe distance from the ground, even in the presence of head wind or tail wind. Better still, a simple control signal on the robot's pitch leads to an automatic take off or to an automatic landing. Such performance is outstanding compared to the minimalist processing implemented onboard, processing which is compatible with the low payload of a micro-air vehicle (natural or artificial) whose mass is inferior to 100 grams. The suggested autopilot proved to be very powerful insofar as it frees aerial vehicles from their traditional bulky and expensive avionics.

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Informations

  • Détails : 192 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 181-192

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS04/INPG/0080
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS04/INPG/0080/D
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