Les drones déjouent les obstacles pour mesurer la biodiversité dans les zones reculées

Le suivi environnemental est un défi dans les zones où la végétation dense limite la collecte de données. Une équipe de scientifiques de l'Institut fédéral suisse de recherches sur la forêt, la neige et le paysage WSL, de l'ETH Zurich et de l'Université de Pise a construit un drone capable de se faufiler à travers le feuillage, comme le font les animaux. Il s'agit d'une étape essentielle pour évaluer la biodiversité dans les zones reculées.

L'ADN environnemental, c'est-à-dire le matériel génétique contenu dans les échantillons environnementaux, est d'une grande valeur pour le suivi de la biodiversité car il permet d'identifier toutes les espèces présentes dans un échantillon. Or, la collecte d'échantillons en forêt est plus compliquée qu'en milieu ouvert. Lors de précédentes études, l'équipe du Environmental Robotics Lab avait déjà collecté de l'ADN environnemental à l'aide de drones sur des branches à découvert, mais elle n'avait pas pu pénétrer plus profondément dans la canopée. En effet, la densité de la végétation empêchait le drone d'avancer: «Les obstacles flexibles tels que les branches sont particulièrement difficiles à franchir car ils font osciller le drone lorsqu'il les aborde. Nous avons donc dû repenser plus étroitement notre concept», explique le chercheur.

L'équipe de recherche s'est inspiré des animaux: lorsque ceux-ci se déplacent dans la végétation, ils perçoivent l'interaction avec leur milieu et réagissent avec souplesse. Les scientifiques ont donc doté le drone d'une intelligence incarnée, c'est-à-dire d'une intelligence répartie sur l'ensemble du fuselage, et d'une commande par retour haptique pour réagir aux contacts avec l'environnement. Ils ont conçu un fuselage de forme aérodynamique et avec un matériau à faible friction, inspiré du corps des cafards. Les expériences ont confirmé que ces caractéristiques aident le drone à surmonter les obstacles. Avec un corps non profilé ou un matériau à friction élevée, le drone est resté coincé (voir vidéo 1). Dans le cas contraire, il pouvait s'écarter et glisser sur des branches avec ou sans feuillage (voir vidéo 2).

Les expériences ont été réalisées avec des obstacles simples. La prochaine étape pour les scientifiques sera de développer un fuselage doté de capteurs capables de reconnaitre un grand nombre d'objets. «Plus nous avançons dans la forêt, plus notre drone rencontre d'obstacles simultanément. Pour accéder à l'intérieur de la canopée, le drone doit être capable de réagir sur toute sa surface». Emanuele Aucone envisage des applications au-delà du suivi environnemental, par exemple dans l'agriculture de précision ou la recherche et le sauvetage de personnes.

Aucone, E., Geckeler, C., Morra, D. et al. Synergistic morphology and feedback control for traversal of unknown compliant obstacles with aerial robots. Nat Commun 15, 2646 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46967-5