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Les abeilles plus malines que les radars pour éviter les obstacles !

08-08-2011

abeille

Comment les abeilles adaptent-elles leur vitesse pour éviter les obstacles ?


A l’inverse des humains, les abeilles sont dotées d’une vision dorsale leur permettant d’esquiver les obstacles au-dessus de leur tête. L’abeille est même capable d’ajuster sa vitesse en fonction des distances qui la séparent des obstacles, y compris dorsaux. Comment est-ce possible ? Grâce au défilement visuel perçu, notamment au-dessus de sa tête. Pour parvenir à ces résultats, des bioroboticiens de l’Institut des sciences du mouvement ont modélisé la navigation en vol de cet insecte dans les trois dimensions. Leurs travaux sont publiés le 12 mai 2011 dans la revue PLoS One.


Comment une créature aussi minuscule que l’abeille, dont le cerveau est plus petit que celui d’un oiseau, parvient-elle à contrôler son vol et ainsi, à éviter les obstacles en vol ou au sol ? On sait aujourd’hui que les prouesses sensori-motrices de ces miniatures volantes reposent sur un système nerveux composé de cent mille à un million de neurones. Lorsque l’insecte vole au-dessus du sol, l’image de l’environnement défile d’avant en arrière dans son champ visuel, créant ainsi un flux optique défini comme la vitesse angulaire à laquelle défilent les contrastes présents dans l’environnement. Par définition, ces flux optiques sont fonction du rapport entre la vitesse et les distances aux surfaces.


1ère étape : modéliser les trajectoires des abeilles dans une chambre de vol expérimentale


Pour prédire le vol des abeilles, les chercheurs ont conçu, il y a un an, un modèle de simulation appelé ALIS. A partir de données essentiellement visuelles (objets présents, déplacement de ces objets...), ce dispositif permet après traitement informatique, de reproduire les trajectoires des insectes. Ces spécialistes en biorobotique ont ensuite construit une chambre de vol aux formes géométriques complexes que les abeilles butineuses ont appris, petit à petit, à traverser pour aller récolter une récompense d’eau sucrée. Cette chambre est dotée de plusieurs rétrécissements où le sol et le plafond, puis les parois latérales se rapprochent.


Les chercheurs ont ainsi observé que l’abeille diminue sa vitesse proportionnellement à la section minimale de la chambre de vol, que la section minimale soit horizontale ou bien verticale.Autrement dit, l’animal ralentit sa vitesse de vol dès lors qu’un obstacle se rapproche. Sa vitesse dépend de l’encombrement de son champ visuel et donc de la distance aux obstacles. Ce comportement est parfaitement prédit en simulation par le modèle ALIS : les trajectoires d’abeille volant dans la chambre de vol correspondent parfaitement aux trajectoires d’insecte virtuel prédites par modélisation.


Des régulateurs qui permettraient de maintenir constants les rapports vitesse/distances


Les scientifiques proposent l’existence de régulateurs qui maintiennent les flux optiques, en d’autres termes les rapports vitesse/distances perçus visuellement, à des valeurs constantes. Ainsi, si l’insecte vole dans un environnement qui devient de plus en plus encombré, son "régulateur automatique" le contraindrait à diminuer sa vitesse de manière à maintenir constant le rapport vitesse/distances.


Le modèle de "régulateur de flux optique" permet de comprendre comment une abeille parvient à voler sans jamais avoir besoin de mesurer ni sa vitesse, ni sa position par rapport aux parois.


Elle s’affranchit ainsi des capteurs de l’aéronautique traditionnelle, comme les radars doppler qui délivrent la vitesse par rapport à sol. Ces capteurs ultra-précis présentent l’inconvénient d’être encombrants, onéreux et gourmands en énergie. Ces travaux illustrent le double enjeu, fondamental et appliqué, de la biorobotique et pourraient trouver des applications dans l’aérospatial, tant sont cruciales les phases où un avion vole en environnement confiné.


Références :


Honeybees’ speed depends on dorsal as well as lateral, ventral and frontal optic flows. G. Portelli, F. Ruffier, F. Roubieu, N. Franceschini. PLoS One, 12 mai 2011.


Contacts :


Chercheur CNRS : Franck Ruffier : T             04 91 82 83 66       - franck.ruffier@univmed.fr


Site internet de l’Institut des Sciences du Mouvement (CNRS / Université de la Méditerranée) : http://www.ism.univmed.fr/


Photographies :


Abeille en vol Creative Commons Droits réservés Computer Online


Abeille adaptant sa vitesse en environnement complexe.© DGA/F. Vrignaud


Source: Science.gouv.fr


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