Il y a des jours où l'on se sent peu enclin à travailler et on culpabilise alors un peu d'avoir la flemme.
     Si cela vous arrive, regardez ces chats; eux ne culpabilisent pas. (photos trouvées sur Wamiz.

 

 

          En intermède des photos de rues ou de monuments de Sicile, dans lesquels le sol a été planté de petites fleurs, qui donnent l'impression de tapis colorés tissés.
Je félicite les jardiniers pour leur patience.!

               Le développement de drones civils et de petits drones militaires s'est fait surtout à partir d'hélicoptères minuscules à 4 rotors  : des quadricoptères.
               Je vais donc commencer par vous en expliquer le fonctionnement
               Je vous parlerai ensuite de microphones qui ne sont que des outils de recherche, notamment ceux développés par un pionnier, Vijay Kumar, il y a une dizaine d'années au cours de recherches et développements menés à l'Université américaine de Pennsylvanie par l'équipe de ce chercheur indien, qui a  fait de nombreuses conférences en Europe et il a conçu de véritables shows pour vanter ses créations.Vous pouvez voir une de celles-ci à l'adresse suivante encore active sur You-tube : elle est en anglais et son accent américain n'est pas très agréable, alors ne vous attardez que sur les images, je vais vous expliquer le reste et comment fonctionne ses appareils.  
http://www.youtube.com/watch?v=4ErEBkj_3PY&feature=youtu.be.        

             Un quadricoptère est donc un petit engin muni de 4 rotors, un devant (1), un derrière (3), et un sur chaque coté (2) à droite et (4) à gauche.            
             Le micro-drone de Vijay Kumar n'est qu'un engin d'étude dont la petite taille permet de l'essayer en laboratoire et de mettre au point son fonctionnement. Il ne pèse que 50 grammes, mesure 20 cm de diamètre et ne consomme que 15 watts d'énergie.
            A bord, des moteurs aux quatre coins sous les rotors et au centre, la micro-batterie,, des gyroscopes et des accéléromètres, qui donnent un renseignement sur l'orientation de l'engin, sa vitesse et ses accélérations dans les trois directions et des microprocesseur qui vont contrôler le vol, ainsi qu'un système de communication wi-fi avec une tablette, genre iPad.

             La propulsion élémentaire est la suivante :
                        - si les 4 rotors tournent à la même vitesse, leur effet compensant le poids de l'engin, celui-ci se maintient là où il est en vol stationnaire.
                        - si on accélère les quatre rotors, l'engin va monter s'il est horizontal, mais si l'engin est incliné, il va aller dans la direction de l'axe perpendiculaire à son assiette. (vers l'avant par rapport à son inclinaison).
                     - si on diminue la vitesse des 4 rotors, il va descendre (ou aller dans la direction opposée à son inclinaison) .
                      - si on fait tourner le rotor 3 plus vite que le rotor 1, l'engin va piquer du nez vers l'avant, et dans le cas inverse, va se cabrer.
                        - si on fait tourner le rotor 4 plus vite que le rotor 2, l'engin va s'incliner vers le rotor 2 et inversement.
                        - si enfin vous faites tourner les rotors 2 et 4 à une vitesse différente des rotors 1 et 3, l'engin va pivoter sur lui même horizontalement autour de l'axe vertical passant par son centre.           
            Je vous ai parlé d'avant et d'arrière car je ne pouvais faire autrement pour expliquer, mais en fait les 4 rotors sont équivalents et l'engin peut aller dans tous les sens et évidemment on peut combiner ces actions sur les 4 rotors et le minuscule ordinateur de bord calcule 600 fois par seconde la vitesse à donner à chacun des rotors pour effectuer les manœuvres de vol et, comme l'engin est très léger, il réagit aussitôt et est très agile.

            Si R est le rayon de l'engin (environ 10 cm) comme l'inertie angulaire est proportionnelle à R⁵, avec un faible rayon, on la diminue considérablement et on peut tourner plus rapidement et avec moins de dépense d'énergie
.            Si vous avez regardé le film, vous avez pu voir le petit quadricoptère faire plusieurs tonneaux en moins d'une seconde et se rétablir ensuite parfaitement.
           Des gyroscopes et des accéléromètres mesurent la position, les vitesses angulaires et les accélérations du robot dans l'espace et transmettent ces informations aux calculateurs, et ceux ci commandent alors les vitesses des rotors.

          L'aboutissement de la recherche très difficile de cette université est la mise au point des équations physico-mathématiques des différents mouvements à donner à l'engin, par l'intermé-diaire de ses rotors, en fonction des indications de ces appareils de mesure. Ces équations sont très complexes, car en fait, si vous voulez aller d'un point A en un point B, vous avez les trois dimensions de l'espace que nous connaissons tous, mais il y a en plus la direction de l'engin (c'est à dire de son vecteur vitesse), la valeur de cette vitesse, l'accélération (dérivée de la vitesse pour les matheux et matheuses de S), puis les valeurs dérivées que l'on appelle la "secousse", (un bond brusque de très courte durée), et le "décrochage" (quand vous passez dans un stade où rien ne réagit plus et qui ne doit pas trop durer !!). Bref si vous combinez tout cela vous évoluez dans un espace à 12 dimensions que l'on ne peut représentez qu'au moyen de matrices auxquelles je ne comprends pas grand chose, bien qu'ayant fait autrefois pas mal de maths !
            Les équations sont telles qu'à tout instant secousse et décrochage soient minimalisés, et on a donc une trajectoire fluide, malgré des acrobaties hardies.
            Suivant ce que l'on veut faire faire à l'aéronef, on change les instructions, on lui donne des points de repères et des ordres déterminés. Vous avez pu le voir passer à travers des cerceaux et même à travers un cerceau jeté en l'air, mais dont on a mesuré la trajectoire par une caméra et transmis la position à l'ordinateur du petit robot, qui passera dedans allègrement, comme il passera par l'orifice étroit vertical d'une porte, en passant lui même sur la tranche, incliné à 90 d°, et avec assez de vitesse pour ne pas se casser la figure.

             Vijay Kumar fait aussi voler ses petits quadricoptères en escadrilles. Mais il ne lui est pas possible de commander ensemble au niveau de son iPad central, les mouvements de plusieurs machines car cela demande trop de puissance de calcul à l'ordinateur et les robots n'auraient pas le temps de donner les ordres nécessaires à leurs rotors. Alors il fixe simplement, comme pour la "patrouille de France", une configuration géométrique de positionnement dans l'espace les uns par rapport aux autres, et des distances minimales à respecter pour qu'il n'y ait pas d'effet mutuel aérodynamique.
            Ensuite on calcule sur l'iPad la trajectoire du "point moyen" de toute l'escadrille avec une répartition de configuration en 3 dimensions dans l'espace, des appareils les uns par rapport aux autres, et on demande à chaque robot de calculer lui même son erreur de position par rapport à ce point moyen, 100 fois par seconde et son ordinateur en tient compte dans les ordres qu'il donne aux rotors 600 fois par seconde.
          Vous avez pu voir sur le film, le ballet de 20 quadricoptères qui passent sous différentes formations dans un orifice vertical rectangulaire : mieux que des girls, de la natation synchronisée, ou que les chevaux du Cadre Noir de Saumur !!
            Vous avez pu les voir également positionner de petites poutres pour construire des cubes superposés. Là, les mouvements étaient commandés successivement, le chercheur ayant ensuite fourni un plan de ce qu'il fallait construire et des matériaux à utiliser.
            Et dans un clip final, neuf petits robots jouent de la musique concrète sur divers instruments.


 
            Vijay Kumar montre aussi un quadricoptère beaucoup plus gros, qui peut emmener une caméra, un pointeur laser (comme celui avec lequel on mesure la distance entre deux murs en bricolage) et un scanner laser, (comme celui de votre imprimante), et avec ces capteurs il va faire une carte de son environnement pour pouvoir se diriger par rapport à lui, comme s'il avait à bord, un micro-GPS, en estimant sa position 100 fois par seconde.            Sur la vidéo il montre un robot qui effectue ainsi la cartographie de l'immeuble dans lequel il entre et qu'il parcours de pièce en pièce..

 
            J'espère que je n'ai pas été trop confus dans mes explications et que j'ai donné envie, à certains d'entre vous d'aller voir le film.

          Mais ne vous laissez pas non plus emballer par cette démonstration très médiatique. Ces petits engins ne sont que des démonstrateurs. La vraie percée technologique, ce sont les équations de vol et leur réalisation informatique, qui sont applicables à des engins plus opérationnels, mais sans autant de spectacle.

           Il y a 10 ans les drones étaient une curiosité parce qu'ils étaient encore peu utilisés au plan civil et n'étaient développés que pour les militaires.
          Aujourd'hui les applications civiles sont très nombreuses et toutes sortes de drones existent et ils sont utilisés tous les jours.
          Ayant eu l'occasion autrefois, lorsque j'étais encore en activité, de suivre des études analogues, mais évidemment beaucoup moins avancées, j'ai eu envie de faire dux articles sur cette question.              
          Aujourd'hui je vous parlerai des drones en général, demain je vous parlerai des micro-drones. (Ci-dessous, divers drones militaires)

Qu'est ce qu'un drone ? 

            Les américains les appellent UAV (Unmanned Aerial Vehicle) ou UAS (Unmanned Aerial System, « système d'aéronef(s) sans pilote à bord »).
            L'appellation drone désigne la même chose, mais c'est une appellation exclusivement française, dérivée d'un mot anglais qui signifie "faux bourdon" et donnée en 1930, comme sobriquet par les anglais à une cible aérienne, le "Quenn Bee".
           Pendant la guerre, les bombes volantes allemandes V1 et v2 sont les précurseurs des drones.            
           En France, après 1950, il existait déjà des engins analogues :
                       - des jouets, petits modèles réduits d'avion ou d'hélicoptère, pilotés par radio et achetés (fort cher), ou construits par des amateurs d'automatismes. Les robots à l'époque étaient terrestres, et encore embryonnaires.                      
                      - des matériels militaires qui étaient essentiellement des "cibles" pour l'entraînement des équipes terrestre de canons ou missiles antiaériens et des pilotes des avions de chasse; au départ la cible était détruite à chaque fois, mais comme c'était trop cher, ils sont devenus des "remorqueurs" de cibles en toile ou en plastique, accrochées par un câble à une certaine distance de sécurité. (comme les bannières que vous voyez, l'été, tirées par un avion, sur les plages).
          Les études militaires des années 60 à 80, étaient plutôt axées soit sur la commande de véhicules robots terrestres, soit sur le pilotage à distance de missiles ou l'autopilotage de missiles de croisières par comparaison, avec un carte numérique embarquée sur leur ordinateur de bord, du terrain vu sous eux par une caméra.
         Les études de drones ont débuté aux USA dans les années 70 et en France, à partir des années 80, et au départ, elles étaient essentiellement militaires et concernaient surtout la recherche de renseignements au dessus d'un territoire ennemi.
        La motivation était essentiellement alors d'économiser des vies humaines, en ayant un avion sans pilote, qui de ce fait est plus petit, n'ayant que du matériel à loger à bord.
Un avion de reconnaissance, vu les multiples tâches à effectuer en plus du pilotage avait deux ou trois hommes d'équipage.
         Les avions de reconnaissance modernes (U2 américains) volaient au dessus de 20 000 mètres, étaient hors de prix, et le vol était assez pénible pour le pilote.Les drones, eux, ne se fatiguent pas et n'ont pas besoin de masque à oxygène pour respirer.!
       Les drones étaient alors de petits avions sans pilote, munis qu'un système de navigation autonome et de caméras dans le visible et l'infrarouge pour ramener ou transmettre des images d'observation du sol et de ses occupants et pour relayer de façon plus précise et à un instant donné, les informations obtenues par satellites. Ils ont été très utilisés au Kosovo, en Irak et en Afghanistan. C'étaient des engins de reconnaissance.
        Il existe maintenant également des "drones de combat" porteurs de munitions ou d'armes. Ils peuvent servir aussi "d'illuminateurs laser " pour guider un missile ou un obus vers un objectif, et ils ont été beaucoup utilisés dans la lutte contre daesh.
        Les drones militaires doivent transporter un appareillage complexe : système de propulsion et carburant permettant de faire des centaines de km, système autonome de guidage, brouilleurs et leurres pour échapper au repérage, système de transmission des images... et ils sont donc volumineux et lourds.
            Les drones "stratégiques", à long rayon d'action et volant à haute altitude, bourrés d'électronique, restent encore plus volumineux (plusieurs mètres d'envergure et plusieurs tonnes), mais ceux utilisés au ras du sol et à faible distance ont considérablement diminué de taille avec les progrès de la miniaturisation de l'électronique et des caméras.
            Des mini-drones, portables à dos d'homme, discrets et simples d'emploi, peuvent constituer «l'œil avancé», de jour et de nuit, de l'unité en opération sur le terrain en temps de guerre ou du commando appelé à intervenir en zone hostile, dans un environnement accidenté ou urbanisé.                
            Mais évidemment, les films de science fiction aidant, on cherche toujours à faire plus petit, mais l'utilisation de micro-drone est alors différente. Certes ils devront toujours embarquer une caméra et retransmettre ses images; mais la durée de mission sera courte et ils seront alors destinés à aller dans des zones difficiles d'accès, un immeuble par exemple, pour entrer par une fenêtre et voir qui est caché à l'intérieur, et leur rayon d'action ne sera que de quelques kilomètres.

       Des drones civils ont été également développés au début, pour des reconnaissances dans des milieux hostiles,  de même que des drones qui pourraient transporter des charges assez importantes.
        Mais depuis de très nombreux petits drones ont été étudiés et réalisés pour de multiples applications : surveillance des avalanches, du trafic routier et maritime, des feux de forêts ou la lutte contre les insectes (frelons asiatiques et chenilles processionnaires), surveillance des cultures et de leur irrigation, cartographie aérienne, prospections diverses, épandage de produits, surveillance des  lignes électriques haute tension ou des barrages, reconnaissance dans des zones après des catastrophes naturelles,  et surtout de plus en plus par le cinéma et la télévision pour remplacer les images obtenues par hélicoptère, trop chères.
      Certains ressemblent à des modèles réduits d'avions , mais la plupart sont des quadricoptères à 4 rotors. Je vous en expliquerai le fonctionnement demain.
      Des appareils un peu plus gros apparaissent aujourd'hui à des fins de transports urgents de marchandises dans des lieux difficiles d'accès, médicaments notamment, voire même pour des livraisons à domicile !
      Ci-dessous quelques images de drones civils, mais il y en a maintenant des centaines de modèles.

Mais les quadricoptères sont aussi de beaux jouets : un jouet télécommandé par iPhone est vendu dans les grandes surfaces entre &(à et 300 € , Ils peuvent essentiellement prendre des photos Leur usage entassez répandu et une règlementation d'emploi sévère a dû être élaborée pour limiter les nuisances chez les voisins des utilisateurs.

Les micro-drones             

            C'est l'outil rêvé d'OSS 117 et des films de science fiction. Ils sont de la taille d'un petit oiseau ou même d'un gros insecte
            Mais les conditions de vols sont alors très différentes : le drone classique n'a pas besoin d'une mobilité très différente de celle d'un avion.
            Le micro-drone doit être capable de manoeuvres exceptionnelles, de contourner brusquement des obstacles, de se faufiler, bref d'avoir à la fois une stabilité et une maniabilité extraordinaires.
             Ce problème de maniabilité et de commande autonome ou à distance de tels engins n'est pas facile et pose des problèmes ardus, qui passionnent des universités et leurs chercheurs en automatisme, et bien sûr leurs étudiants. Des concours parmi les équipes d'étudiants ont lieu et les "bestioles" les plus extraordinaires ont vu le jour, mais elles n'ont aucun avenir opérationnel et restent des jouets scientifiques onéreux.
           Par contre elles ont participé à la maîtrise de la commande de tels engins et c'est grâce à ces petits "démonstrateurs", que la "mécanique de vol" des petits drones a fait en dix ans, d'énormes progrès.

         J'essaierai demain de vous en expliquer quelques difficultés ainsi que les principes de vol d'un quadricoptère;

              L'émission de télévision sur le Zoo de La Flèche, que je trouve remarquable, est très suivie sur la 4 (anal 14) et on y voit des animaux, endormis grâce à un fusil à  la seringue hypodermiue.
             Les récents attentats nous touchent tous, et des lecteurs m'ont posé la question suivante :

            Pourquoi, pour capturer le meurtrier vivant, n'a t'on pas utilisé des produits qui l'endorment ou le mettent hors d'état de nuire. On endort bien les bêtes féroces ! 

            Ce n'est pas aussi simple que cela !

            Le problème n'est pas qu'endormir la personne !
            Un tigre ou un lion n'a pas un révolver ou une kalashnikov pour vous tirer dessus. On peut donc l'approcher jusqu'à une certaine distance sans trop de risques.
            Et pour endormir un tigre on lui envoie une seringue avec un fusil spécial et une énorme dose de tranquillisant au voisinage de la veine qui irrigue le cerveau. Comme il ne sait pas ce que c'est, il est surpris et n'a pas le réflexe en général de bondir sur l'opérateur, qui d'ailleurs est protégé derrière des barreaux.
          Et parfois, lorsque le tigre s'est échappé et qu'il n'y a pas de barreaux,  le tigre saute sur le vétérinaire, et celui qui l'accompagne avec un vrai fusil, à balles, doit tuer le tigre pour que le véto ne se fasse pas manger !
            Quand on a en face un forcené prêt à tirer sur tout ce qui bouge, ou qui menace près de lui un otage, il risque fort de passer à l'acte dès qu'il se sentira menacé et cela complique le problème, d'autant plus que, lors d'une prise d'otages, qu'il est en général barricadé et que l'on ne peut l'approcher en un temps très court. 
            Le problème est une question de temps de réaction !   

            Pour unterroriste qui se trouve dans la rue, il aura le temps de se servir de son arme car il aura plusieurs secondes (voire minutes), avant que l'anesthésiant n'agisse. Et si on veut que ce soit quelques secondes, la dose qu'on lui injecterait serait probablement mortelle.
            De plus les armes qui lancent ces fléchettes et l'aérodynamique de ces dernières, ne sont faites que pour tirer de près et leur précision n'est pas très bonne. Donc pas question de tirer à distance sur le terroriste : on risque fort de le rater.

            Dans le cas de prise d'otages dans une pièce, et un siège assez long avec discussion avec le malfaiteur, on peut introduire des somnifères dans la nourriture, mais il faut déjà que la personne visée accepte de la manger, puis elle va la digérer lentement et s'endormir peu à peu. Il a largement le temps de tuer des otages ou de sortir se battre, avant de s'endormir.
           Ceux qui ont subi une opération me diront qu'on plonge aussitôt dans les vaps.
            Vous me direz qu'on peut envoyer dans l'atmosphère d'une pièce où se trouve un forcené, un anesthésiant gazeux tel qu'en le respirant il soit très vite incapable d'agir.
            Oui mais dans votre opération, on vous a injecté dans une veine une dose d'anesthésiant précise. 
            Pour que l'action par les poumons soit rapide, car il faut, pour agir, que le produit arrive au cerveau, il faut une dose énorme et quand on envoie un gaz dans l'atmosphère d'une pièce close par un orifice assez petit, le produit se mélange mal et il y a des différences de concentration très grandes, qui feront que le produit va, selon l'endroit, ou être peu efficace, ou trop agir. 
           En général on a de forte chance que l'individu visé fasse un arrêt cardiaque et on a intérêt à le soigner rapidement.
            Peut être vous rappelez vous la prise d'otage en 2002 par des tchétchènes, dans un théâtre de Moscou de 850 spectateurs. Les forces d'intervention russes ont introduit dans le système de ventilation un incapacitant dérivé d'un anesthésiant, le fentanyl, et ils ont donné l'assaut.
            Ils ont éliminé les 40 tchétchènes, sans pertes pour les intervenants des forces spéciales, mais 130 otages ont été tués par le gaz en cause.

             Vous vous rappelez aussi peut être un meurtrie enfermé dans un appartement, il y a une dizaine d'années, à Toulouse.Il semble que le Raid ait essayé de le neutraliser, avec des grenades lacrymogène. Le produit incapacitant utilisé, le CB, (ortho-chlorobenzilidène-malononitrile) est une poudre solide (ou parfois dissoute dans un solvant qui est pulvérisé en fines gouttes), irrite les muqueuses, principalement les yeux, les muqueuses respiratoires (toux, éternuements, difficultés à respirer), et la peau, aux endroits où elle est humide. 
            En plein air, ce n'est pas dangereux car la dose qui provoquerait des troubles graves est plus de mille fois supérieure à celle qui est efficace. On risque tout au plus un affolement des individus. Et laver les muqueuses avec du sérum physiologique fait cesser les sensations de brûlure.
         Par contre on ne doit jamais employer (en opération normale) ces produits dans un espace clos (pièce, voiture, car, avion ...), car on ne maîtrise pas alors la concentration et on risque une crise cardiaque de personnes sensibles à  la sensation d'étouffement.
         Quand on veut mettre hors d'état de nuire un meurtrier dangereux, on peut évidemment prendre ce risque, mais il y a deux inconvénients : 
                      - d'abord les forces d'intervention doivent elles mêmes porter un masque qui réduit leur capacité d'action.
                      - ensuite si la personne visée est sidérée par l'opération, tant mieux, mais si c'est une personne de sang froid, déterminée et qui s'attend à cette intervention et retient sa respiration, elle a le temps de réagir brutalement et de faire face. C'est ce qui est arrivé à Toulouse. 
         On peut agir plus efficacement si on peut envoyer une centaine de grammes d'un certain incapacitant, avec un appareil type extincteur à poudre, au niveau de la poitrine de l'individu à neutraliser. Il y a alors un réflexe de blocage de la respiration par le système para-sympatique, et l'individu tombe immédiatement évanoui. Il faut évidemment le ranimer dans les minutes qui suivent. 
        Mais le problème est de pouvoir envoyer le produit en grande quantité devant le nez de l'individu, et donc s'il est enfermé dans une pièce de disposer d'un orifice assez grand et pas trop loin de lui et bien orienté. C'est assez rare.

          Vous voyez donc que ce n'est malheureusement pas simple de mettre hors d'état de nuire un individu armé et décidé à nuire et à rechercher ainsi la mort, face aux forces de l'ordre.
           A Toulouse, les hommes du Raid ont fait tout ce qu'ils ont pu, le visant aux jambes et aux bras, mais comme lui cherchait à les tuer, ils ont dû l'abattre. On ne peut rien leur reprocher à mon avis.
            On en va quand même pas pleurer ce fou dangereux illuminé, qui a assassiné des enfants innocents et des hommes sans reproche. 

       Donc certes, les forces de l'ordre souhaitent prendre vivant les terroristes ou les malfaiteurs pour qu'ils soient jugés et par ailleurs, pour qu'on puisse recueillir des renseignements. Mais ce n'est pas facile de remettre hors d'état de nuire sans qu'il tue ou blesse encore quelques personnes, et, pour éviter cela, il est alors préférable de l'abattre.