Stratégies de guidage visuel bio-inspirées : application à la stabilisation visuelle d’un micro-drone et à la poursuite de cibles

Les insectes sont capables de prouesses remarquables lorsqu’il s’agit d’eviter des obstacles, voler en environnement perturbe ou poursuivre une cible. Cela laisse penser que leurs capacites de traitement, aussi minimalistes soient-elles, sont parfaitement optimisees pour le vol. A cela s’ajoute des mecanismes raffines, comme la stabilisation de la vision par rapport au corps, permettant d’ameliorer encore plus leurs capacites de vol. Ces travaux de these presentent l’elaboration d’un micro drone de type quadrirotor, qui ressemble fortement a un insecte sur le plan perceptif (vibration retinienne) et reprend des points structurels cles, tels que le decouplage mecanique entre le corps et le systeme visuel. La conception du quadrirotor (de type open-source), son pilotage automatique et son systeme occulo-moteur sont minutieusement detailles. Des traitements adaptes permettent, malgre un tres faible nombre de pixels (24 pixels seulement), de poursuivre finement du regard une cible en mouvement. A partir de la, nous avons elabore des strategies basees sur le pilotage par le regard, pour stabiliser le robot en vol stationnaire, a l’aplomb d’une cible et asservir sa position ; et ce, en se passant d’une partie des capteurs habituellement utilises en aeronautique tels que les magnetometres et les accelerometres. Le quadrirotor decolle, se deplace et atterrit de facon autonome en utilisant seulement ses gyrometres, son systeme visuel original mimant l’œil d’un insecte et une mesure de son altitude. Toutes les experimentations ont ete validees dans une arene de vol, equipee de cameras VICON. Enfin, nous decrivons une nouvelle toolbox qui permet d’executer en temps reel des modeles Matlab/Simulink sur des calculateurs Linux embarques de facon completement automatisee (http://www.gipsa-lab.fr/projet/RT-MaG/). Cette solution permet d’ecrire les modeles, de les simuler, d’elaborer des lois de controle pour enfin, piloter en temps reel, le robot sous l’environnement Simulink. Cela reduit considerablement le "time-to-flight" et offre une grande flexibilite (possibilite de superviser l’ensemble des donnees de vol, de modifier en temps reel les parametres des controleurs, etc.)