Les quadricoptères (quadrirotors) font partie des stars en robotique, et pour cause ! Après les robots qui jouent au ping-pong, voici le robot qui rattrape les balles de ping-pong… Dis comme ça, on a l’impression de faire marche arrière, mais c’est la technique utilisée qui nous intéresse ici. En effet, ce nouveau quadricoptère utilise le LBMPC (Learning Based Model Predictive Control) qui lui permet de moins osciller lors de ses déplacements pour rattraper la balle. Le principe de base est d’utiliser l’expérience pour compenser l’effet de sol.
Tout d’abord, quelques principes de base : Portance, traînée, finesse et effet de sol.
La portance est la composante de la force subie par un corps en mouvement dans un fluide qui s’exerce perpendiculairement à la direction du mouvement.” (Wikipédia)
Par exemple pour un avion, l’air qui arrive sur l’aile de face va la faire monter comme illustré ci-dessous.

En raison de la différence de pressions au-dessus et au-dessous (différence des vitesses des filets d´air) , l’aile subit une force de réaction vers le haut, c’est la portance.

“En mécanique des fluides, la traînée est la force qui s’oppose au mouvement d’un corps dans un liquide ou un gaz. Mathématiquement c’est la composante des efforts exercés sur le corps, dans la direction opposée à la vitesse relative du corps par rapport au fluide.” (Wikipédia)
La traînée est donc ce qui va freiner le véhicule en s’opposant à son mouvement.
“L’effet de sol est un phénomène aérodynamique qui concerne la portance et la traînée d’une surface en mouvement à proximité du sol […] Près du sol, un hélicoptère en vol stationnaire profite d’un effet de sol dû au souffle de son rotor principal. Les performances en vol stationnaire d’un hélicoptère sont donc indiquées en fonction de sa proximité du sol dans l’effet de sol (DES) ou hors effet de sol (HES).” (Wikipédia)
On comprend donc que l’air éjecté par notre quadricoptère vers le sol est compressé et génère une force qui s’additionne à celles déjà exercées. En aéronautique, le vol à proximité du sol « en effet de sol » augmente légèrement la pente de portance (la portance est plus grande à incidence identique), et améliore la finesse (le rapport portance/traînée) de l’engin et permet d’économiser du carburant pour augmenter l’autonomie ou la masse transportée.
Le quadricoptère de Berkeley dont nous parlons aujourd’hui utilise donc son expérience pour améliorer la finesse, et l’utiliser dans son modèle de prédiction pour s’équilibrer plus efficacement.
Voyons le résultat en vidéo :

Source :
Wikipédia
IEEE Spectrum

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