Le Canada est l'un des pays les plus vastes au monde, avec de grandes distances qui séparent ses principales agglomérations. La majorité de la population vit dans des zones urbaines densément peuplées, mais beaucoup de Canadiens et Canadiennes — surtout dans le Nord — résident dans des régions isolées, où les routes sont rares et où les conditions climatiques compliquent souvent les déplacements. Acheminer de la nourriture, des fournitures médicales et d'autres biens essentiels vers ces communautés prend du temps et reste trop souvent imprévisible.
Pendant la pandémie de COVID-19, ces défis sont devenus encore plus visibles. La pénurie de matériel médical dans les communautés éloignées et autochtones a montré à quel point il était urgent de trouver des moyens de livraison plus rapides et plus fiables.
Les drones apparaissent comme une solution prometteuse. Mais il reste des obstacles techniques à surmonter, notamment assurer la sécurité des vols lorsque l'appareil n'est plus dans le champ de vision du ou de la pilote ou lorsque les conditions météorologiques compliquent la navigation.
Pour relever ces défis, le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) a mobilisé des partenaires partout au pays. Sous la direction d'Iraj Mantegh (Ph. D.), agent de recherches principal au Centre de recherche en aérospatiale, cette collaboration nationale a réuni des spécialistes de l'Université d'Ottawa, de l'Université de Victoria et de l'Université métropolitaine de Toronto, des entreprises comme InDro Robotics et KoptR Imaging, ainsi que la communauté des Cowichan en Colombie‑Britannique.
Ensemble, ils et elles ont examiné comment livrer efficacement et sans danger des marchandises avec des drones tout en surveillant leur environnement immédiat et en contournant les obstacles.
Des vols de drones plus sûrs
Un volet du projet collaboratif avait pour but de sécuriser le vol des drones vers et autour des structures de grande taille ou des ouvrages éloignés comme les ponts et les tours. Une équipe de l'Université d'Ottawa, menée par le professeur Miodrag Bolic, et des scientifiques du CNRC ont donc mis au point des capteurs évolués et des systèmes d'évitement qui aident le drone à détecter d'autres aéronefs et les obstacles sur sa route pour qu'il réagisse en conséquence. De son côté, KoptR Imaging a facilité les vols d'essai à Ottawa et à Montréal afin que l'équipe puisse évaluer l'efficacité de l'appareil dans des conditions réelles.
Parallèlement, sous la direction du professeur Homayoun Najjaran, des scientifiques de l'Université de Victoria ont recouru à l'intelligence artificielle et à la visionique pour créer des outils avec lesquels le drone peut inspecter et reproduire en détail des ouvrages en volant autour d'eux de façon sécuritaire. Ces outils permettent de déceler les fissures et d'autres défectuosités sur les images saisies par l'appareil, ce qui contribue à un meilleur entretien des infrastructures.
L'IA aux commandes : des drones plus intelligents
Un autre volet du projet portait sur la manière dont un drone pourrait planifier son itinéraire, décoller, atterrir et livrer la marchandise sans aide. Des scientifiques et des ingénieurs et ingénieures de l'Université métropolitaine de Toronto encadrés par le professeur Farrokh Janabi‑Sharifi se sont alliés à InDro Robotics et aux tribus cowichan pour créer des systèmes de planification de vol intelligents qui permettent au drone de récupérer des colis pour les acheminer à bon port sans danger.
« Ce projet a considérablement fait progresser la technologie des drones. Le savoir-faire collectif, la détermination et la créativité des partenaires ont contribué à la réalisation de ses objectifs », a déclaré le Pr Janabi-Sharifi.
Le Pr Bolic abonde dans le même sens. Selon lui, « ce partenariat a nettement amélioré notre capacité à effectuer des opérations hors de la visibilité directe sans danger. » Il a insisté sur le rôle déterminant joué par le CNRC, qui a rassemblé des partenaires des universités, de l'industrie et de la collectivité de même que facilité l'accès aux terrains d'essai, aux plateformes et à l'expertise dans des domaines spécialisés.
Les projets ont aussi contribué à former un grand nombre de stagiaires des cycles supérieurs, ainsi que de scientifiques en début de carrière. En collaborant directement avec des scientifiques du CNRC, avec le corps professoral des universités et avec des spécialistes de l'industrie, ces personnes ont acquis une expérience pratique inestimable en conception de drones, intelligence artificielle et essais en vol.
Décollage des essais sur le terrain
Les équipes se sont retrouvées sur l'île de Vancouver pour des essais sur le terrain, à Victoria, sur le territoire des Cowichan. Les démonstrations ont mis à contribution le savoir-faire des Autochtones, des universitaires et de l'industrie pour tester les nouvelles technologies dans des situations réelles.
Lors d'un essai, par exemple, un drone a franchi 6 kilomètres au-dessus de l'eau, de Crofton à l'île Salt Spring, se déplaçant et atterrissant avec succès grâce aux nouveaux systèmes de navigation sans visibilité directe. Une autre démonstration, organisée par le CNRC et InDro Robotics, simulait une course à obstacles et devait mettre à l'épreuve les détecteurs anticollision en temps réel. Enfin, un troisième essai, avec des caméras commandées par IA, prévoyait l'inspection aérienne d'un pont en bois puis sa modélisation.
« Les projets de ce genre montrent ce qu'il est possible de réaliser quand l'industrie, les universités, les Premières Nations et les scientifiques se donnent la main », affirme Philip Reece, fondateur et chef de direction d'InDro Robotics. « En testant des technologies de pointe dans des conditions réelles, on s'assure que les innovations serviront à la population du Canada. »
Le rôle des tribus cowichan ne doit pas être sous-estimé, car elles ont donné accès aux sites locaux et ont expliqué comment la technologie des drones pourrait rehausser leurs services d'urgence. Grâce à leur participation, la recherche a vraiment reflété les besoins de la communauté.
Les résultats sont prometteurs. En effet, les nouveaux systèmes ont effectivement permis à un drone de voler en toute sécurité dans des lieux éloignés, d'éviter les obstacles et d'atterrir à un endroit précis. Les progrès réalisés dans la technologie des systèmes d'aéronef sans équipage (SASE) pourraient transformer la livraison de marchandises ainsi que l'inspection des infrastructures d'accès difficile au Canada.
Créer des liens plus solides
Technologie mise à part, le projet a bâti des relations durables. Les programmes « Mobilité aérienne intégrée » et « L'Intelligence artificielle au service de la logistique » du CNRC n'y sont pas étrangers, car ils ont permis aux partenaires d'entrer en contact et de mettre leur expertise en commun, alors que la collaboration avec les Cowichan a donné naissance à une confiance et une compréhension mutuelles. Les équipes de recherche ont d'ailleurs l'intention de poursuivre leur collaboration pour perfectionner leurs systèmes et partager leurs résultats avec l'industrie ainsi que toutes les personnes qui utilisent des drones.
En alliant intelligence artificielle, robotique et participation communautaire, ces travaux concourent à rendre l'usage des drones plus sûr, plus intelligent et plus fiable. Ils ouvrent aussi la voie à des liens plus étroits entre la population des régions éloignées et des zones urbaines du pays, un vol à la fois.
Principaux atouts de la recherche collaborative sur les drones et des innovations qui en découlent
- Elles créent et renforcent des partenariats entre les scientifiques, la population, les universités et l'industrie partout au pays.
- Elles rendent la navigation des drones plus sécuritaire grâce à des capteurs évolués.
- Elles font progresser les outils commandés par l'IA dont on se sert pour inspecter les infrastructures à distance.
- Elles rendent possible la livraison autonome de marchandises dans les coins reculés.
- Elles procurent de précieux ensembles de données que pourront exploiter l'industrie, les universités et les personnes utilisant des drones.
- Elles procurent de la formation et de l'expérience pratique aux stagiaires ainsi qu'aux scientifiques.