Il y a de plus en plus d’évènements liés aux “drones” dans l’actualité : Amazon teste la livraison de colis par drone, un drone survole une centrale nucléaire, un drone a été vu au-dessus de l’Élysée, des drones survolent le cratère de la catastrophe de Tianjin…

Les médias traitent ces sujets assez succinctement et soulèvent souvent la dangerosité de l’appareil & l’imprudence des pilotes (voir même la “menace” que ces appareils peuvent représenter pour la population). Ce petit article aura pour but de vous familiariser un peu plus avec ces appareils (plus particulièrement des drones à plusieurs moteurs appelés multirotors), et à donner une vision un peu différente de celle donnée par les médias.

Différents types de drones

Initialement réservés à des usages militaires, les drones sont passés maintenant dans le domaine civil. Il en existe de différents types : volants (voilures fixes ou tournantes), terrestres, marins (voir sous marin…). On désigne par drone des engins téléguidés, sans pilote à bord, et dotés de capacités plus ou moins autonomes. Certains sont en effet totalement autonomes et sont capables de mener une mission sans la moindre intervention humaine. D’autres nécessitent un guidage humain, voire un pilotage totalement manuel.

 

Dans le reste de cet article, on s’intéressera plus particulièrement aux drones civils actuellement très répandus : les drones volants à 4 moteurs appelés quadrirotors (ou “quadcopters”). Ces drones sont disponibles à l’achat pour des sommes allant de 10 à 15€ pour les jouets destinés au vol intérieur, à quelques milliers d’euros, pour les quadrirotors destinés à la prise de vue aérienne et pouvant transporter un appareil photo reflex (voir une caméra haute définition).

Pourquoi parlons-nous énormément des drones aujourd’hui ?

Depuis quelques années, des progrès technologiques importants ont été faits dans différents domaines et ont permis l’arrivée de ce genre de technologies dans le domaine grand public :

• les batteries au lithium polymère (“lipos”) sont apparues, proposant une quantité d’énergie assez importante pour un poids modeste. Leur prix a aussi bien baissé récemment, ce qui permet d’embarquer une grosse quantité d’énergie (et donc des moteurs plus puissants, permettant d’avoir une charge utile plus importante).
• Des progrès dans les asservissements et l’assistance au pilotage: les multirotors ne peuvent pas être pilotés en mode “manuel”, il est en effet impossible pour un humain de gérer la poussée simultanément des différents moteurs afin de faire avancer, reculer et tourner le drone. L’électronique et un certain nombre de capteurs sont nécessaires : accéléromètres, gyroscopes, baromètre, compas. L’apparition de ce type de capteurs dans les smartphones a grandement favorisé leur miniaturisation, la baisse de consommation d’énergie et un prix très bas. Du coup, une carte qui comporte un processeur rapide & les différents capteurs nécessaires pour le pilotage d’un multirotor ne coûte qu’une dizaine d’euros maintenant, et est plus petite qu’une carte de crédit. De plus, il y a eu beaucoup de progrès dans le domaine des lois de pilotage de ces appareils, ce qui permet de rendre le pilage facile & accessible au grand public.
• Et pour finir, le carbone ! Les drones sont en fibre de verre ou en carbone, et cela les rend à la fois légers et solides.

Les premiers prix pour un drone facile à piloter et destiné à la prise de vue aérienne (maintient de la position par GPS, asservissement de l’altitude par capteur barométrique, programmation d’une trajectoire…) sont autour de 500€, ce qui rend finalement accessibles ce genre d’appareils aux particuliers qui souhaitent prendre des vidéos de leurs lieux de vacances, manifestations privées, etc…

Les jouets, destinés à l’apprentissage du pilotage manuel (pas d’asservissement en position ou altitude), peuvent s’acheter à moins de 15€.

Les drones plus complexes, et souvent plus lourds, destinés à la surveillance (feux de forêt, manifestations, agriculture) ou à l’inspection de bâtiments & monuments peu accessibles (lignes haute tension, etc…) sont aussi très répandus mais peu connus par le grand public.

Architecture des quadcopters

Voici un détail de l’architecture classique des multirotors d’aujourd’hui. En pointillés, les éléments qui sont facultatifs ou non présents sur l’ensemble des multirotors.

Une majorité des quadcopters sont assemblés à partir de pièces détachées, achetées sur internet ou dans ces magasins d’aéromodélisme ; il existe aussi quelques solutions “clé en main”, où un fabricant propose un pack complet prêt à voler.

Règles & législations

En ce moment, la DGAC est en pleine étude des nouvelles règles pour définir ce qui est autorisé ou non. Il est évident qu’avec la croissance exponentielle du marché du drone, il est nécessaire d’encadrer l’activité afin d’éviter des accidents (collision avec un avion, chute du drone dans la foule, perturbations sur une voie rapide…).

Voici les règles en vigueur début 2015 (et qui seront sûrement modifiées dans un futur très proche):

Le pilotage

Le pilotage d’un quadcopter se fait à l’aide d’une radiocommande similaire à celle qu’on utilise pour le pilotage d’un avion-radiocommandé: sur un des joysticks manipulé avec le pouce, on a le réglage du régime moteur général et la commande de lacet. Sur l’autre joystick, on trouve le pitch & le roll.

Plusieurs modes de pilotage existent. Pour faire simple, le premier mode de pilotage (destiné à l’apprentissage et aux vols calmes) est un mode où, lorsqu’on relâche les commandes, le drone maintient son altitude et se place en vol horizontal. La position des différents joysticks donnera directement une valeur angulaire au drone (on pousse le joystick vers l’avant et le drone se penche de xx° vers l’avant).

D’autres modes vont permettre de faire des mouvements plus violents, avec des angles plus importants (voir des tonneaux & des loopings) et changent la façon dont le drone réagit aux inputs sur les commandes. Cette fois-ci, pas de retour à l’horizontale lorsqu’on lâche les commandes, le drone maintiendra ses orientations. De plus, chaque input sur les joysticks correspondra à une consigne en vitesse angulaire & non un angle… Ce mode est destiné à ceux qui souhaitent faire des acrobaties, changements rapides de directions, et retrouver un mode de pilotage un peu plus proche de celui des avions (et donc plus éloigné des hélicoptères).

La difficulté principale au niveau du pilotage sera de bien coordonner les différentes commandes pour faire aller le drone là où on le souhaite, mais aussi avoir les bons réflexes au niveau du déplacement dans l’espace : inverser les commandes droite/gauche lorsque le drone est face au pilote, anticiper les bourrasques de vent, etc… Rapidement, les pilotes de drone passent au FPV (first person view) qui permet, grâce à une caméra embarquée sur le drone, de faciliter le pilotage. En effet, lorsqu’on est “à l’intérieur“ du drone il est beaucoup plus facile de voir les obstacles potentiels, et il n’y a plus d’ambiguïté sur la “droite & à la gauche”.

Outre la fragilité assez importante des drones (un crash peut engendrer rapidement quelques centaines euros de réparations), il est nécessaire de souligner que la gestion et l’entretien des batteries lipos sont très importants: ce sont de “petites bombes”, qui peuvent faire de gros dégâts en cas de mauvaise manipulation. Il est nécessaire de les recharger dans des sacs anti-feu spécifiques, et de bien respecter les consignes de charges (intensité du courant adéquate).

 

Le futur & les différents modèles à venir

 

Il y a plusieurs tendances qui émergent dans les différentes utilisations de drones par les particuliers, et qui vont sûrement créer des appareils spécifiques à chaque activité:

• Les drones destinés à la prise de vue “autonome”… Plusieurs prototypes destinés au grand public sont annoncés et on n’aura plus besoin de les piloter : ils suivront la “cible” qui portera un petit capteur (smartphone, bracelet, montre, télécommande). Le drone sera capable de tourner autour de la cible (y compris si elle est en mouvement), de prendre des photos & vidéo sous différents points de vue, et permettront donc de filmer une descente de ski, une course de vélo, une sortie canyoning et de prendre de très belles images vues du ciel de n’importe quelle activité de plein air.

Ces drones seront plutôt compacts, pour être transportés dans un sac à dos, robustes et munis d’une bonne caméra stabilisée. Les drones en fabrication actuellement sont l’Hexo+, le AirDog, Lily Fotokite, le Snap de Vantage Robotics… et d’autres encore seront vendus dans les prochaines années.

Une des grosses faiblesses de ces drones sera de ne pas savoir éviter un obstacle (mobile ou fixe) mais la technologie embarquée évoluant très rapidement, certaines entreprises comme le chinois DJI ont déjà des prototypes munis de détecteurs d’obstacles (et qui d’ailleurs ont déjà été utilisés pour l’inspection d’avion, à Toulouse). On peut donc parier que dans quelques années, les drones seront réellement autonomes et capables de mener une mission sans la moindre intervention humaine.

 

• Les drones “racers” destinés à faire des “courses de drones”. Ce sont des drones légers, avec des moteurs puissants, et munis de caméras rapides pour transmettre sans latence l’image au pilote. Ils n’ont pas de GPS, pas de capteur barométrique, pas de compas (et se pilotent donc en mode “manuel”). Ils sont renforcés afin de résister à de nombreux chocs et crashs, mais sont aussi parfaitement capables, si on maîtrise le pilotage manuel, de réaliser des prises de vues aériennes avec leurs caméras embarquées.

Plusieurs courses et championnats sont en train de s’organiser un peu partout dans le monde (y compris à Blagnac) et c’est une discipline assez populaire dans le monde de l’aéromodélisme.

Si vous voulez voir ce que donne ce genre de machine dans les mains de “pros” cela donne ceci :

Conclusion

Le drone est une technologie qui progresse très vite ; au regard des différents acteurs qui se lancent dans ce domaine, on peut espérer de très gros progrès dans les prochaines années et une certaine démocratisation dans le domaine public.

Cette démocratisation sera cependant très conditionnée par les nouvelles règles qui seront mises en place par la DGAC, et qui indiqueront ce que les pilotes de drone ont le droit de faire ou non. Des règles drastiques et très sécuritaires pourraient tout à fait tuer un grand nombre d’entreprises qui n’auraient plus le droit de commercialiser leurs modèles en France, alors que des règles trop légères pourraient mener directement à des accidents graves.

Dans tous les cas, si le domaine vous intéresse, n’hésitez pas à venir en discuter avec moi ! Et à découvrir le drone que je possède !