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A robot falls out of the sky over empty water, spinning slowly like a maple seed, and then it is sailing. That is the sequence the team at the Singapore University of Technology and Design (SUTD) has shown with ALBATROSS, a prototype designed to be dropped from an aircraft over remote waters and then to stay at sea on its own.
Un robot tombe du ciel au-dessus d'une étendue d'eau déserte, tournoyant lentement comme une graine d'érable, puis le voilà qui navigue. C'est la séquence que l'équipe de l'Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) a démontrée avec ALBATROSS, un prototype conçu pour être largué depuis un avion au-dessus d'eaux isolées, puis pour rester en mer de manière autonome.
The problem it targets is a trade-off. Boats can stay in an area for long periods, but they can take a long time to get there. Aircraft reach a destination quickly, but cannot stay on station nearly as long. ALBATROSS, short for Airborne Lander with Buoyant AuToROtating Sailing Sensor, is meant to use both strengths. Its two rigid wingsails slow the fall through autorotation, the passive spin that the team compares to a maple seed. That means no separate parachute or landing mechanism. Once on the water, the platform rights itself through its weight distribution, and the wings act as sails. A fish-tail-inspired rudder steers it, and it moves between set waypoints using just three actuators and three navigation sensors.
Le problème visé relève d'un compromis. Les bateaux peuvent rester dans une zone pendant de longues périodes, mais il leur faut parfois beaucoup de temps pour s'y rendre. Les avions atteignent une destination rapidement, mais ne peuvent pas rester sur zone presque aussi longtemps. ALBATROSS, acronyme de Airborne Lander with Buoyant AuToROtating Sailing Sensor, est censé cumuler les atouts des deux. Ses deux ailes-voiles rigides ralentissent la chute par autorotation, la rotation passive que l'équipe compare à une graine d'érable. Il n'y a donc ni parachute ni mécanisme d'atterrissage séparé. Une fois sur l'eau, la plateforme se redresse grâce à la répartition de son poids, et les ailes jouent le rôle de voiles. Un gouvernail inspiré de la queue de poisson assure la direction, et le robot se déplace entre des points de passage définis à l'aide de seulement trois actionneurs et trois capteurs de navigation.
In the tests reported so far, a prototype released from 150 meters (492 ft) stabilized during descent and landed with low impact. The researchers estimate that a similar platform without the autorotation system would take about 18.5 times more impact energy when it hits the water. A larger prototype, tested on a reservoir in Singapore, reached a peak sailing speed of about 1 km/h (0.62 mph) and ran for about three hours, gathering humidity, heat and wind direction data with its onboard sensors.
Lors des essais rapportés à ce jour, un prototype largué depuis 150 mètres (492 ft) s'est stabilisé pendant la descente et s'est posé avec un faible impact. Les chercheurs estiment qu'une plateforme comparable dépourvue du système d'autorotation subirait environ 18,5 fois plus d'énergie d'impact au contact de l'eau. Une version plus grande, testée dans un réservoir à Singapour, a atteint une vitesse maximale de navigation d'environ 1 km/h (0,62 mph) et a fonctionné pendant environ trois heures, en recueillant des données sur l'humidité, la chaleur et la direction du vent grâce à ses capteurs embarqués.
For the people who monitor remote seas, the change would be in how quickly and how long a sensor can be put to work. If the design holds up, a platform that lands itself and runs on wind could be placed over an area far from any port, then left to collect data for weeks rather than hours. The researchers name environmental monitoring, climate change research, search and rescue and maritime security as possible uses. The timing is the open question. The team's own description is blunt: ALBATROSS has so far worked only in sheltered test waters, and getting it ready for open-sea conditions is the next stage. That means a more rugged, durable design, and later versions with underwater sensors, sonar and larger energy storage.
Pour ceux qui surveillent les mers isolées, le changement porterait sur la rapidité de mise en service d'un capteur et sur la durée de son fonctionnement. Si la conception tient ses promesses, une plateforme capable de se poser d'elle-même et de fonctionner au vent pourrait être placée dans une zone éloignée de tout port, puis laissée à collecter des données pendant des semaines plutôt que des heures. Les chercheurs citent la surveillance environnementale, la recherche sur le changement climatique, les opérations de recherche et de sauvetage ainsi que la sécurité maritime comme usages possibles. La question du calendrier reste ouverte. L'équipe le reconnaît sans détour : ALBATROSS n'a jusqu'à présent fonctionné que dans des eaux d'essai abritées, et la préparation à la haute mer constitue la prochaine étape. Il faudra pour cela une conception plus robuste et plus durable, ainsi que des versions ultérieures dotées de capteurs sous-marins, de sonars et d'un stockage d'énergie plus important.
The study was published in Science Robotics, with Dr. Shane Kyi Hla Win as lead author. Prof. Foong Shaohui, of SUTD's Engineering Product Development Pillar, put the logic simply: the design uses the environment rather than fighting it.
L'étude a été publiée dans Science Robotics, le Dr Shane Kyi Hla Win en étant le premier auteur. Le Prof. Foong Shaohui, du pôle de développement de produits d'ingénierie de la SUTD, résume simplement la logique : la conception tire parti de l'environnement au lieu de le combattre.