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Des étudiants pilotent le drone Parrot grâce à leur cerveau

Avec un casque d’électroencéphalographie sur la tête, il est possible de faire voler le quadricopter de Parrot, et même de manœuvrer à travers des anneaux suspendus. Une démonstration spectaculaire de ce que peut faire, avec un peu d’entraînement, une interface cerveau-ordinateur.

mis à jour le 10 juin 2013 à 14H42
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Des étudiants pilotent le drone Parrot grâce à leur cerveau
Des étudiants pilotent le drone Parrot grâce à leur cerveau

Cela leur a demandé presqu’autant de patience et de concentration que l’entraînement d’un pilote d’essai. Mais ils y sont arrivés : les "cobayes"  de l’université du Minnesota (département d’ingénierie biomédicale), cinq sujets âgés de 21 à 28 ans, ont réussi à piloter un mini drone en imaginant des mouvements. Une démonstration ludique mais impressionnante de ce qu’on nomme une interface cerveau-ordinateur.

Ici, un casque d’EEG (électroencéphalographie) détecte des signaux électriques dans le cerveau des pilotes, conséquence de l’activité des neurones, les communique à un ordinateur, qui les transforme en commandes de vol transmises vers le drone par WiFi. Le quadricoptère (un appareil du français Parrot) est calé sur une vitesse constante, mais sa direction de vol est donnée par le cerveau du pilote. Celui-ci a trois commandes à sa disposition : tourner à droite (en imaginant un mouvement de sa main droite), tourner à gauche (en imaginant un mouvement de sa main gauche), et monter (imaginer un mouvement des deux mains). L’absence de mouvement imaginé fait descendre le drone. A chacune de ces images motrices correspond des ondes cérébrales que le système sait détecter et identifier.

Pour que ça marche, il faut toutefois que chacun y mette du sien. Les futurs pilotes ont subi un entraînement patient. Ils ont d’abord appris à déplacer… un curseur sur un écran. Horizontalement, puis verticalement. Ils ont ensuite pu tester leurs capacités sur un hélicoptère virtuel, avec un logiciel de simulation. A chacune de ces étapes, les chercheurs en ont profité pour repérer les électrodes et les signaux les plus efficaces pour identifier une commande sans ambiguité. Parmi les traitements qui permettent d’extraire les signaux voulus, un seuil est imposé afin d’éliminer ceux qui ne semblent pas intentionnels.

Enfin, le grand jour est venu pour des vols d’essais avec le vrai quadricoptère, dans l’espace d’un gymnase dans lequel des anneaux de 2,3 mètres de diamètre, en mousse, ont été suspendus. Les pilotes ne voient pas le drone, seulement l’image que leur donne une caméra embarquée dans l’appareil. Quelques heures d’apprentissage plus tard, ils ont montré une réelle habileté à passer les anneaux en manoeuvrant finement, durant des vols d’environ 4 minutes. Le tout, en faisant fonctionner leur cerveau de manière très contrôlée… Ce qui n’est pas une mince affaire quand on sait qu’il faut, en même temps, minimiser le clignement de ses yeux et toute activité musculaire, qui perturbent les signaux cérébraux !

Au-delà de cette démonstration ludique, dont les résultats sont tout de même publiés dans le Journal of Neural Engineering, cette étude voulait montrer qu’on pouvait, en utilisant les ondes du cerveau, réaliser une tâche complexe dans un environnement 3D, et par conséquent envisager des applications de téléprésence et robotique. Avec un simple casque d’EEG, technique non invasive.

Thierry Lucas

 
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