Observation de l'environnement dans les airs et sous l'eau

Dübendorf, St. Gallen und Thun, 14.06.2022 - Un nouveau drone "dual" peut à la fois voler et se poser sur l'eau pour prélever des échantillons aquatiques et surveiller par exemple la qualité de l'eau. Le drone a été développé par des chercheurs de l'"Imperial College London" et de l'Empa et a récemment été testé pour la première fois sur le lac de Zurich.

Le drone "dual-robot" a alors analysé avec succès l'eau pour y déceler des signes de micro-organismes et de prolifération d'algues pouvant représenter un danger pour la santé humaine ; il pourrait être utilisé à l'avenir pour surveiller des indicateurs climatiques tels que les changements de température dans les mers arctiques.

Les chercheurs ont développé le drone afin de pouvoir utiliser plus rapidement et de manière plus polyvalente les drones de surveillance dans les environnements aquatiques. La conception unique appelée "Multi-Environment Dual Robot for Underwater Sample Acquisition" - en abrégé MEDUSA - pourrait également simplifier la surveillance et la maintenance des infrastructures offshore telles que les pipelines sous-marins et les éoliennes flottantes. "MEDUSA est unique par sa double conception robotique, avec une composante de vol qui permet d'atteindre des zones difficiles d'accès et une composante de plongée qui surveille la qualité de l'eau", explique Mirko Kovac, directeur de l'"Aerial Robotics Lab" à l'"Imperial College" et responsable du centre de robotique à l'Empa. "Notre drone simplifie considérablement la surveillance sous-marine robotisée en effectuant des tâches exigeantes qui nécessiteraient autrement des bateaux ou des sous-marins".

Une double conception

Le drone vole avec des multirotors télécommandés - des pales qui génèrent de la portance et qui tournent autour d'un mât vertical central, comme les pales d'un hélicoptère. Cela permet à MEDUSA de parcourir de grandes distances avec une charge utile élevée, de survoler des obstacles, de porter des charges utiles et de manœuvrer sur des terrains difficiles. Une fois posée à la surface de l'eau, MEDUSA découple sa capsule mobile sous-marine, avec sa caméra et ses capteurs connectés, qui peut descendre jusqu'à dix mètres de profondeur. La profondeur exacte et la position tridimensionnelle de la capsule dans l'eau peuvent être contrôlées à distance par le pilote du drone à l'aide du contrôle de la flottabilité et des buses, guidé par des vidéos en temps réel et le feedback des capteurs de la capsule.

Une fois l'échantillon prélevé, le drone rétracte la capsule, décolle de la surface de l'eau et revient à son point de départ. Alors que la capsule sous-marine est nouvelle, le drone aérien est un standard industriel, les systèmes MEDUSA sont donc relativement faciles à concevoir et à combiner avec des drones industriels.

Indications sur le climat aquatique

Les écologistes utilisent généralement des bateaux ou des sous-marins pour atteindre et surveiller des zones maritimes éloignées. MEDUSA pourrait réduire les risques pour les personnes se trouvant dans ces endroits difficiles d'accès, comme l'océan Arctique, où les changements de température de la mer, d'acidité, de salinité et de courants peuvent fournir des indices importants sur le changement climatique global.

"Nous avons beaucoup à apprendre des océans du monde et d'autres eaux : en surveillant les paramètres écologiques, nous pouvons identifier des tendances précoces et mieux comprendre les facteurs qui influencent la qualité de l'eau et le climat", a déclaré Mirko Kovac. "La capacité unique de MEDUSA à atteindre des endroits difficiles d'accès et à collecter des images d'eau, des échantillons et des données de mesure sera inestimable pour l'écologie et la recherche sur l'eau et pourrait améliorer notre compréhension du climat local dans des environnements difficiles d'accès comme l'Arctique". Dans le cadre de son "ERC Consolidator Grant" récemment approuvé, Mirko Kovac développe maintenant des drones métamorphiques à forme variable avec des partenaires internationaux à l'Empa.

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Materials and Technology Center of Robotics, Empa
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mirko.kovac@empa.ch

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