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En vidéo : un poisson-robot tout en souplesse

Ils ressemblent à des petits mérous, ils nagent en ondulant le corps mais ils sont en plastique et ne s'alimentent que d'électricité. Les robots sous-marins mis au point au MIT inaugurent sans doute une nouvelle famille de robots souples, inspirés de leurs homologues vivants, et capables de se glisser là où les robots sous-marins classiques ne peuvent s'aventurer.

Entièrement souple, le corps est constitué de polymères dont l'épaisseur, et donc la rigidité, varient de la tête à la queue pour produire sur les flancs du robot ondulant un courant d'eau efficace. © Patrick Gillooly Entièrement souple, le corps est constitué de polymères dont l'épaisseur, et donc la rigidité, varient de la tête à la queue pour produire sur les flancs du robot ondulant un courant d'eau efficace. © Patrick Gillooly

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En 1994 naissait au MIT (Massachusetts Institute of Technology) une nouvelle espèce de poisson, baptisée Robotuna. Constitué d'une carcasse métallique articulée, recouverte d'un revêtement souple, ce précurseur mécanique long de 1,20 mètre contenait 2.843 pièces différentes et six moteurs électriques. Quinze ans plus tard, les plus petits modèles créés par Kamal Youcef-Toumi et Pablo Valdivia Y Alvarado, du Department of Mechanical Engineering, au MIT toujours, mesurent 30 centimètres et ne comportent que dix composants et un seul moteur, inclus au centre du corps.

Ces robots ne sont pas articulés mais constitués d'un fuselage de polymère, d'une seule pièce et flexible. Le moteur, d'une puissance de 2,5 à 5 watts selon les modèles, se contente de le faire onduler, à la manière d'un vrai poisson, produisant des courants d'eau, qui le font avancer. Pablo Valdivia Y Alvarado a réalisé un modèle pour déterminer par le calcul les propriétés mécaniques, en particulier la rigidité, que doit posséder cette carapace souple dans les différentes zones de ce corps ondulant, en fonction de sa forme et de sa taille. Aujourd'hui, le bestiaire de Kamal Youcef-Toumi comporte plusieurs races de poissons-robots, mesurant jusqu'à 2,40 mètres de longueur.

Kamal Youcef-Toumi montre deux de ses poissons. © Patrick Gillooly
Kamal Youcef-Toumi montre deux de ses poissons. © Patrick Gillooly

Comme un poisson dans l'eau

Pour les plus petits, les formes sont inspirées des carangidés, des poissons assez communs et de tailles variables, comme la sériole, le chinchard ou la liche. Comme de nombreux poissons de tailles moyennes, leur nage impose un mouvement du corps entier. Pour les plus grands robots réalisés par l'équipe, le modèle est le thon, au corps rigide et dont seule la partie arrière ondule.

Dans l'eau, ces robots nageurs pourraient rendre de grands services, là où des engins plus gros ou à hélices sont difficilement utilisables, par exemple pour l'exploration d'épaves ou de conduits d'hydrocarbures. Les prototypes actuels sont cependant bien moins efficaces que ceux mis au point par la nature. Leur vitesse, surtout, est bien plus faible. Celle d'un poisson, qui dépend de sa taille, peut atteindre dix fois la longueur de l'animal par seconde. Les robots du MIT en restent pour l'instant à une longueur par seconde.


Un seul moteur et l'ondulation du corps fait avancer le poisson, selon un procédé inventé par la nature il y a plusieurs centaines de millions d'années. © Kamal Youcef-Toumi and Pablo Valdivia Y Alvarado/MIT News Office

Tous ont cette caractéristique pour l'instant unique de ne pas être articulés mais entièrement souples. L'idée avait déjà été explorée par l'équipe allemande de la société Festo, qui a réalisé des robots nageurs inspirés des manchots. Mais leur peau de silicone cachait une structure d'acier.

« Avec les polymères, vous pouvez imposer la rigidité dans les différentes sections,  au lieu de réaliser des sections distinctes » explique Kamal Youcef-Toumi. Or, souligne Pablo Valdivia Y Alvarado, « la plupart des techniques de nage peuvent être imitées par des mouvements de structures souples ». Confiants dans le principe, les chercheurs pensent qu'il pourrait aussi servir dans bien d'autres domaines, pour des robots se déplaçant sur terre ou dans les airs, mais aussi pour des prothèses. Actuellement, l'équipe planche sur des modes de locomotion plus complexes et s'intéresse notamment à la raie manta.


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