Responsables techniques
Jonathan DUMON
Amaury NEGRE
Responsable scientifique
Nicolas MARCHAND
Plateformes associées
Mots-clés
drones (UAV), commande de robots volants, navigation autonome, systèmes embarqués, aérodynamique
Le plateau technique de robotique aérienne regroupe l’ensemble des moyens techniques pour la conception, la fabrication et l’étude de robots volants. Ces robots sont développés sur mesure pour les besoins des projets de recherche réalisés du Gipsa-lab : des multicoptères, des robots à ailes battantes voire des cerfs-volants, en s’appuyant sur le service de prototypage mécatronique et le service logiciels du laboratoire pour la conception mécanique et électronique. Différents algorithmes de contrôle de vol y sont ensuite testés. Il est exploité principalement par les chercheurs de l’équipe COPERNIC.
Domaines disciplinaires
- Robotique
- Automatique / contrôle de systèmes
- Informatique embarquée & IA
- Mécatronique / systèmes embarqués
- Aérodynamique / physique du vol
Domaines applicatifs
- Drones autonomes aériens
- Robotique collaborative / multi-agents
- Inspection et surveillance
- Énergie et systèmes aéroportés
- Recherche en navigation et perception
Environnement technique et ressources associées
Le plateau de robotique aérienne regroupe dans un même espace (plateau MOCA) un ensemble de drones, une volière intérieure pour drones et un système de soufflerie pour tester leur habilité en vol. Une présentation des moyens techniques et des activités est disponible sur ce lien.
Les drones et leurs logiciels embarqués
Des robots volants, allant de quelques grammes et jusqu’à 2 kg, peuvent y être développés sur mesure. Le plateau propose actuellement :
- des multicoptères classiques équipés de roues ou d’un bras articulé,
- des robots à aile battantes,
- des cerfs-volants robotisés, tractés grâce à un treuil instrumenté au niveau du sol.
Des logiciels dédiés sont également développés pour implanter sur les robots volants des systèmes de perception et de contrôle :
- des logiciels embarqués sur les cartes du contrôleur de vol, s’appuyant sur le logiciel « PX4 »
- des logiciels directement sur des PC embarqués (cartes Nvidia Jetson, Raspberry Pi), utilisant l’intergiciel ROS
- un système pour contrôler les robots volants depuis un PC déporté en le reliant au système de capture de mouvement
- une passerelle de communication pour pouvoir envoyer des messages aux standards de l’aéromodélisme (DSM, FrSky,…) de sorte à commander les drônes et récepteurs commerciaux.
Des outils de simulations, basés sur Gazebo/ROS, sont également disponibles pour tester les algorithmes de navigation. Un environnement complet de simulation pour l’évaluation et l’analyse comparative est disponible en open source sur github https://github.com/Gipsa-lab-PFP/BOARR.
MOCA : Volière intérieure pour drones
Le plateau contient une volière intérieure qui mesure 8m x 9m sur 2.9m de hauteur. Elle est équipée de deux systèmes de capture de mouvement.
Un système multi-caméras VICON fixe
Ce système s’appuie sur 12 caméras VICON T40s (marqueurs de Ø1,5mm à Ø14mm , 515i/s, 4Mpx) pour reconstruire en temps réel la position et l’orientation des objets dans la volière. Il est connecté à un système de contrôle temps réel de robots volants basé sur Matlab/Simulink temps réel ou sur ROS. Les caméras reconstruisent la position des objets grâce à des marqueurs passifs qui réfléchissent la lumière (proche infrarouge) envoyée par les projecteurs.
Un système de capture mobile
Le second système de capture de mouvement est disponible : il est composé de 12 caméras Optitrack/Flex13. Il permet d’équiper facilement et de manière temporaire d’autres espaces (soufflerie, couloirs…), en dehors de la volière.
Souffleries
Deux souffleries de 3.6kW développées au Gipsa-lab permettent de générer jusqu’à 9m/s de vent sur une veine d’aire de 1m x 1m :
- la première est couplée à un banc de mesures (vitesses, forces, courant, tension…) et sert à l’étude de phénomènes aérodynamiques pour l’éolien et les drones
- la seconde est située dans la salle de vol et sert à tester des scénarios de vols linéaires ou vols en présence de perturbations aérologiques.
Moyens d'essais en extérieur
Les prototypes sont testés en conditions réelles à l’extérieur grâce aux moyens et protocoles mis en place, avec la DGAC, le CNRS et certaines mairies. 3 personnes du laboratoire ont une licence de pilotage et sont habilités à télé-opérer des drones expérimentaux à l’extérieur.
Robotique aérienne en images
Recherches associées
Dépôts de données
🛢Abdoullah Ndoye, Amaury Negre, Nicolas Marchand, Franck RUFFIER. Replication Data for: VIGS-Fusion:Real-time Inertial Gaussian Splatting SLAM on board the UAV, Recherche Data Gouv, V1, 2025. https://doi.org/10.57745/CI0K9G
🛢Pierre Susbielle, Jonathan Dumon, Ahmad Hably. Replication data for: Pointillism Wall Painting Drone Using Bouncing Frequency Control, Recherche Data Gouv, V1, 2024. https://doi.org/10.57745/4VSXWH
Publications scientifiques
📄Zakeye Azaki, Jonathan Dumon, Nacim Meslem, Ahmad Hably, Pierre Susbielle. Modelling and control of a tethered drone for an AWE application. ICCAD 2022 – 6th International Conference on Control, Automation and Diagnosis, Jul 2022, Lisbon, Portugal. ⟨hal-03759486⟩ – ⟨10.1109/ICCAD55197.2022.9853858⟩
📄Trung Duc Tran, Jean-Marc Thiriet, Nicolas Marchand, Amin El Mrabti. A Cybersecurity Risk Framework for Unmanned Aircraft Systems under Specific Category. Journal of Intelligent and Robotic Systems, 2022, 104, pp.4. ⟨hal-03423248⟩ – ⟨10.1007/s10846-021-01512-0⟩
📄Valentin Baron, Mathis Bonotto, Jonathan Dumon, Jerome I. Mars. Localisation de drones par antennerie acoustique en milieu maritime : premiers résultats et perspectives. SERENADE 2022 – 6ème édition du Workshop Surveillance, Etude et Reconnaissance de l’Environnement mariN par Acoustique DiscrètE, Jun 2022, Brest, France. ⟨hal-03876503⟩
📄Esteban Carvalho, Pierre Susbielle, Ahmad Hably, Jilles Dibangoye, Nicolas Marchand. Neural Enhanced Control for Quadrotor Linear Behavior Fitting. ICUAS 2022 – IEEE International Conference on Unmanned Aircraft Systems, Jun 2022, Dubrovnik, Croatia. ⟨hal-03650833⟩ – ⟨10.1109/ICUAS54217.2022.9836058⟩
📄Nacim Meslem, Jonathan Dumon, Ahmad Hably, Asmae El Ayachi, Audrey Schanen. Online estimation of unknown aerodynamic forces acting on AWE systems. Intelligent Systems with Applications, 2022, 16, pp.200124. ⟨10.1016/j.iswa.2022.200124⟩. ⟨hal-03779829⟩
📄Lucia Bergantin, C Coquet, Jonathan Dumon, Amaury Nègre, T Raharijaona, et al.. Indoor and outdoor in-flight odometry based solely on optic flows with oscillatory trajectories. International Journal of Micro Air Vehicles, In press, 15, pp.175682932211483. ⟨hal-03931424⟩ – ⟨10.1177/17568293221148380⟩
Financements
