Le robot « biohybride » conçu par une équipe de la Case Western Reserve University. La partie transparente est formée de tissus musculaires provenant de la bouche d’un lièvre de mer (Aplysia californica). Le squelette a été fabriqué en polymère avec une imprimante 3D. À terme, les chercheurs veulent n’utiliser que des composants organiques pour créer un « robot vivant ». © Karaghen Hudson, Science

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Ce robot « biohybride » est issu de la bouche d'un lièvre de mer

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En combinant les tissus musculaires provenant de la bouche d'un lièvre de mer et des pièces imprimées en 3D, des chercheurs ont créé un robot « biohybride » qui se déplace en rampant comme une tortue. L'objectif est qu'un jour, ce type d'engin puisse servir à des missions d'exploration sous-marine de longue durée que des robots classiques ne pourraient pas accomplir faute d'une autonomie suffisante.

Nous évoquons régulièrement les travaux de robotique basés sur le biomimétisme tels que ces robots inspirés du ver de terre, du poulpe, de l'araignée terrestre ou encore de l'araignée d’eau. Un autre axe de recherche consiste à tenter de créer des « robots vivants », organiques ou semi-organiques.

Cela s'est fait il y a peu de temps à l'université d'Harvard (États-Unis) où une équipe a fabriqué un mini-robot inspiré de la raie composé d'un squelette à base d'or et d'un corps en polymère recouvert de cellules musculaires cardiaques (cardiomyocytes) génétiquement modifiées pour réagir à la lumière. Ainsi, des pulsations lumineuses différemment modulées ont permis de contrôler la direction et la vitesse du robot (voir la vidéo tournée par la revue Science).

Dans le même esprit, une équipe de la Case Western Reserve University (États-Unis) vient de créer un robot « biohybride » fabriqué à partir de la bouche d'une espèce d'aplysie (Aplysia californica), plus connue sous l'appellation de lièvre de mer. Plus précisément, les chercheurs emmenés par Victoria Webster, étudiante en thèse de doctorat, se sont servis des muscles de la bouche de ce mollusque gastéropode, qui ont été montés sur un squelette en polymère fabriqué par impression 3D. Un champ électrique externe provoque une contraction des muscles qui font bouger le robot. Comme on peut le voir dans la vidéo ci-dessous, les mouvements sont sommaires et très lents : 0,43 centimètre par minute selon les chercheurs.

La vitesse de déplacement du biorobot (ici accélérée huit fois) est très lente, 0,4 centimètre par minute, et ses mouvements rudimentaires. Les chercheurs espèrent améliorer ce second point en utilisant les ganglions du lièvre de mer pour les stimuler électriquement ou chimiquement afin qu’ils actionnent les muscles dans une certaine direction. © Case Western Reserve University

Créer un robot complètement organique

Le choix s'est porté sur  A. californica parce que l'animal supporte bien une large gamme de températures et de salinités et qu'il évolue aussi bien en eau profonde que près de la surface. L'avantage de cellules musculaires est multiple : elles peuvent s'alimenter à partir des nutriments qu'elles absorbent dans l'eau, elles sont beaucoup plus souples et offrent une meilleure puissance massique que des actuateurs mécaniques. Mais il ne s'agit là que d'une première étape.

« Nous construisons une machine vivante, un robot biohybride qui n'est pas, encore, complètement organique », explique Victoria Webster. Avec ses mentors, elle travaille sur de futures versions de son robot qui incorporera des ganglions, des neurones et des nerfs, lesquels feront office de « contrôleur organique » pour actionner les muscles sous l'effet d'une stimulation électrique ou bien chimique.

Mais à quoi pourrait servir ce type de robot ? L'équipe de la Case Western University pense que lâchés en petits groupes, ils pourraient par exemple aller localiser la source d'une fuite toxique dans un étang. Ou bien explorer les profondeurs des mers pour retrouver la boîte noire d'un avion. Une mission de longue durée pour laquelle les robots sous-marins actuels n'ont pas une autonomie suffisante. L'autre avantage important d'un robot totalement organique est qu'il serait peu onéreux et pourrait être laissé sur place une fois la mission accomplie sans risque de pollution de l'environnement car il serait mangé ou se décomposerait.

L'équipe travaille actuellement sur la stimulation des ganglions de cette aplysie pour les transformer en télécommandes susceptibles de contrôler la marche avant et arrière du robot. Il est également question de tester des versions organiques ainsi que de diverses configurations géométriques afin d'obtenir un mouvement le plus efficace possible.

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