17.12.2021 | Gottardo Pestalozzi | News WSL
Explorer les conditions environnementales dans les couronnes des arbres suppose d’avoir des talents de grimpeur et de ne pas avoir le vertige – ou de mettre en place des échafaudages coûteux. C’est pourquoi les scientifiques misent désormais sur des drones spéciaux. Une équipe de l’Institut fédéral de recherches WSL et de l’ETH Zurich développe de tels appareils.
Un cylindre jaune s’approche en bourdonnant du feuillage dense de l’érable et se dirige résolument vers une branche de la grosseur d’un bras. Au passage, il fait fi des rameaux et des feuilles. Ayant atteint son objectif, il s’accroche, se balance encore quelques instants avant de devenir silencieux. Mais de quoi s’agit-il exactement ?
Observer la forêt pour la protéger
Les forêts couvrent environ un tiers de la surface de la Terre, et c’est le cas aussi en Suisse. Elles sont d’une importance énorme pour la biodiversité, la régulation du climat et l’équilibre écologique. Afin d’étudier et protéger leurs écosystèmes, il faut également des données provenant de la canopée. Mais sa hauteur, ainsi que les feuilles et les branches intermédiaires, la rendent difficilement accessible aux chercheurs.
On pourrait imaginer faire intervenir des drones. Oui, mais… jusqu’à présent, ces appareils n’étaient capables de collecter des informations qu’en survolant les arbres. La durée limitée de la charge de leur batterie et leur bruit gênant restreignent par ailleurs leur utilisation. Pour pallier ces inconvénients, des chercheurs du WSL et de l’ETH Zurich ont développé des drones qui imitent le comportement des êtres vivants dans les cimes des arbres. Ces véritables robots environnementaux doivent pouvoir éviter les collisions avec des branches, ramper dans des cavités, s’agripper à des objets, prendre des photos ou déposer des capteurs. Le premier produit de l’équipe de Stefano Mintchev, professeur de l’ETH, est HEDGEHOG, un drone capable de s’accrocher aux branches.
L’arrêt de l’hélice permet une observation discrète pendant une longue période
Le drone HEDGEHOG (« hérisson » en anglais) doit ses capacités particulières à deux éléments originaux : une grille de protection cylindrique et une série de piquants susceptibles de se replier.
La grille protège les hélices et permet le maintien en vol, même lorsque le contact avec des feuilles et des rameaux est inévitable. Elle sert en outre de support pour les batteries, les microphones, les caméras et autres capteurs selon les besoins.
HEDGEHOG s’accroche à la branche au moyen de piquants mobiles couverts d’un revêtement spécial. Ils s’inspirent de la technique japonaise de pliage en origami. Lorsque les piquants rentrent en contact avec une branche, leurs rabats latéraux s’ouvrent pour s’adapter à sa surface irrégulière. Ils sont dotés d’une face interne antidérapante qui contribue à supporter le poids du drone.
Le pilote peut mettre l'appareil en veille à l’aide de la télécommande. Grâce aux caméras et aux microphones intégrés, il peut ainsi observer discrètement et sur une longue période ce qui se passe dans la couronne, en enregistrant vidéos et sons. À la fin de sa mission, le robot peut être réveillé et ramené à la base.
Les robots environnementaux aident à comprendre l’écosystème forestier
Avec HEDGEHOG et d’autres drones robotisés, l’équipe souhaite contribuer à mieux comprendre la vie dans les cimes des arbres. Ces connaissances peuvent être utiles pour mettre en place des mesures de protection et prendre des décisions sylvicoles. Steffen Kirchgeort a développé le prototype HEDGEHOG dans le cadre du projet CYbER (CanopY Exploration Robots) et l’a construit et testé au WSL à Birmensdorf. La revue IEEEXplore a récemment publié un article sur ce drone.
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