Kanopi

Comment explorer les cimes des forêts primaires équatoriales ? 

        Ce milieu encore intouché par l’homme risque de disparaître dans les prochaines décennies et nous ne connaissons encore presque rien de ses richesses. 
Il est primordial, pour notre savoir, de découvrir ce qui se cache en haut des arbres, et ainsi faire progresser la science, mais aussi la recherche pharmaceutique ou l’industrie.

Il est particulièrement dangereux pour l’homme de s’aventurer en haut des arbres. C’est pour quoi, la problématique de ce projet a été de créer un objet capable d’explorer les cimes et de réaliser des prises d’échantillons à la place de l’homme.

Avec l’aide de 11 scientifiques, ingénieurs et spécialistes, j’ai conçu Kanopi, un drone hybride capable d’explorer les canopées des forêts, mais aussi d’y déposer des pièges et de récupérer des échantillons de faune et de flore. Mon travail a été de faire le lien entre des besoins spécifiques et des réponses techniques, pour pouvoir créer un objet innovant et potentiellement industrialisable dans les années à venir.

          Kanopi est un engin porteur, c’est-à-dire qu’il dispose de toutes les clefs nécessaires pour être polyvalent en fonction des demandes des scientifiques. 

Ce drone a reçu des critiques enthousiastes de la part de scientifiques travaillant dans les canopées. Il ouvre la voie à un nouveau type d’exploration où l’homme n’est plus acteur physique de la recherche. Cela va permettre la compréhension de certaines parties des forêts totalement inaccessibles par l’homme.

Crédits vidéo : Il était une forêt - Luc JACQUET
Musique : Gravity - Steven PRICE

Kanopi est un drone hybride. Composé d’un ballon en forme de tore et d’une motorisation quadrirotor, il est capable d’évoluer dans les canopées de manière autonome. 

La structure en carbone teinté blanc ultralégère permet au drone de soulever des objets, tout en restant résistante aux chocs.

Kanopi est dessiné de manière géométrique afin d'assurer le plus grand équilibre possible.

Entièrement démontable grâce à un système d’accroche simple, il est facilement transportable.

L'autonomie du drone est assurée grâce à deux batteries, ainsi que par des panneaux solaires WYSIPS qui recouvrent la surface du ballon. 
Les rotors ne servent qu'au déplacement, la sustentation étant réalisée par le ballon.
Les cordons chauffants permettent de dilater plus ou moins l'hydrogène, et ainsi faire varier l'altitude.

Portance du ballon : ≈ 12 kg
Charge utile : ≈ 4 kg
Autonomie : ≥ 5h

Crédits photos : Gilles EBERSOLT
 

Grand de 4m de diamètre, le ballon permet de soulever les charges utiles aux scientifiques.

La centrale inertielle, située au centre, contrôle le bon fonctionnement du drone et tous les paramètres utiles à ses déplacement, autonomie etc.
Elle est composée d'un ordinateur, de deux batteries et d'un système de refroidissement.

La propulsion est assurée par quatre rotors. Ils servent au décollage, au déplacement, et pour rectifier les différents changements imprévus.

Les pieds du drone sont pourvus de pinces. Cela lui permet de s'accrocher dans les arbres, en cas de coup de vent ou pour recharger ses batteries.

Les quatre mâchoires soutenant le ballon sont pourvues de différents capteurs et caméras. Ce sont les yeux du drone et des scientifiques.

Skycontroller Parrot et Oculus Rift

 

Le contrôle du drone est assisté grâce à la centrale inertielle.
En cas de collision ou de danger, Kanopi rectifie automatiquement sa trajectoire afin d’éviter le crash.
Il est possible d’utiliser de nombreux systèmes de pilotages existants.

Grâce à la reconnaissance des mouvements, le bras robotisé bouge en fonction des mouvements du bras et de la main des scientifiques.

Le bout du bras est pourvu d'une fixation qui permet aux scientifiques d'y placer l'outil dont ils ont besoin. Toutes les connectiques nécessaires sont situées à l'intérieure du bras. Exemple avec la main robotisée Jaco de Kinova.

Il est possible de fixer au bout du bras un flexible reliée un aspirateur. Cela permet aux scientifiques d'aller aspirer les insectes sur les troncs ou les branches.

Les pièges ou autres objets sont fixés au drone grâce à une platine contenant un électroaimant.

À l'aide de la caméra, le bras robotisé est capable reconnaitre les pièges grâce à la pastille colorée fixée dessus.
Les scientifiques peuvent adapter n'importe quel piège à ce système, un aimant et un disque de couleur suffisent.

Crédits Photo : Henri-Pierre ABERLENC

Aspirateur localisé. Il est relié au bras par un flexible. La motorisation (Dyson) est standard et se fixe à différents réceptacles. Une simple lanière permet de fixer les différentes parties de l'aspirateur entre elles. Cela rend les aspirateurs très modulables.

 

Différents contenants sont placés à l'intérieur de l'aspirateur. Grâce à un système rotatif, il est ainsi possible au scientifique de ne pas mélanger les différentes récoltes d'insectes. 

Ce second aspirateur prélève tous les insectes volant près du drone. Cela permet aux scientifiques de réaliser des statistiques pour savoir quels types d'insectes volent au-dessus des canopées en fonction de l'altitude.

 

Basé sur les différents éléments des aspirateurs, ce réceptacle permet de stocker les éléments de flore tels que des fleurs ou des branches.

Collaboration - Henri-Pierre Aberlenc (CIRAD)

Kanopi a reçu de très bonnes critiques de la part des différents scientifiques ou experts contactés.

En collaboration avec Henri-Pierre Aberlenc(CIRAD), nous avons détourné Kanopi pour en faire un piège lumineux géant. Cela permet d'aller récolter un grand nombre d'insectes dans des endroits totalement inaccessibles pour l'homme.

Croquis : Henri-Pierre ABERLENC

Maquette

Présentation

Remerciements

Kanopi n'aurait pas pu voir le jour sans l'aide précieuse de plusieurs spécialistes et scientifiques. 

Gilles EBERSOLT - Architecte
Henri-Pierre ABERLENC - Entomologiste - CIRAD
Maurice LEPONCE - Entomologiste et écologue - Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique
Yves BASSET - Biologiste - Smithsonian institute
Thomas HAEVERMANS - Biologiste - Museum d'Histoires Naturelles Paris
Dany CLEYET-MARREL - Aéronaute
Bernard-Noël CHAGNY - Photographe aérien
Arnaud BLANCHARD - Docteur en robotique - Université de Cergy-Pontoise
Florent PERNEL - Ingénieur
Patrick DUCROUX - Ouvrier d'état spécialisé dans les chambres climatiques - Direction générale de l'armement technique et terrestre Bourges
DYSON
MUSEUM - Operational Directorate Natural Environment
EXHIBIT - Impressions numériques