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Des manchots artificiels qui nagent... et qui volent

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Festo, une société allemande, vient de présenter deux manchots entièrement robotisés, dont l'un vole à l'instar de l'empereur de l'Antarctique, c'est-à-dire dans l'eau, et l'autre dans les airs ! Mais au-delà de l'aspect spectaculaire de la réalisation, c'est une nouvelle voie vers la conception de systèmes mobiles complexes qui est ouverte.

Les manchots aériens de Festo. Crédit Festo

Les manchots sont des oiseaux vivant sur la banquise antarctique et se nourrissant essentiellement de krill, comme les cachalots et autres baleines, qu'ils capturent en « volant » littéralement sous l'eau. Leurs ailes d'oiseaux, devenues nageoires, entourent un corps fusiforme. Capables de parcourir jusqu'à 100 kilomètres par jour et d'atteindre 700 mètres de profondeur, ces oiseaux ont été longuement observés par les ornithologues afin de percer les secrets de leur natation.

Des mesures effectuées en Antarctique sur des manchots vivants avaient démontré que ces animaux sont capables de parcourir 180 kilomètres avec comme seul apport énergétique la métabolisation par leur système digestif de 1 kilogramme de krill (soit le contenu approximatif de leur estomac).

Cet exploit a inspiré les ingénieurs de Festo, une société allemande spécialisée dans les automatismes et qui a créé une division de robotique, baptisée Bionic Learning Network. A la Foire de Hanovre, Festo a montré un engin autonome, capable de se mouvoir comme le manchot véritable. Les tests ont montré une consommation d'énergie de 20 à 30% inférieure aux moyens de locomotion habituellement dévolus à ce type de déplacement sous l'eau.

Les manchots-robots de Festo en plein exercice. Crédit Festo

Ces maquettes de 77 cm de longueur et 19 cm de diamètre maximum sont construites sur un squelette d'acier inclus dans une matrice de silicone flexible, leur permettant d'imiter les mouvements naturels du manchot. Les surfaces flexibles des ailerons et des pattes arrière (faisant office de gouvernail) s'orientent ainsi naturellement selon un angle optimal, leur corps flexible permettant encore plus de souplesse. Ils peuvent ainsi modifier leur angle de tangage, prendre des virages très serrés ou même nager à reculons.

Les segments de la tête, du cou et de la queue ont été conçus pour reproduire ceux de l'original, bâtis sur un assemblage de vérins, de leviers et de joints recouverts d'un revêtement souple et déformable. Ces segments sont reliés entre eux par des joints rotatifs pour une plus grande liberté de mouvement.

L'ensemble est animé par un seul moteur électrique, dont la vitesse de rotation contrôle aussi la fréquence de battement des ailes, montées sur un ingénieux système différentiel permettant d'en varier alternativement l'amplitude. Le système est conçu dans son ensemble afin que, grâce notamment avec le principe de torsion élastique des ailes en cours de battement, la nage ressemble à celle des manchots. La vitesse atteinte est de 5 km/h avec une autonomie de 6 à 7 heures.

La conception du torse des manchots peut laisser prévoir, affirme Festo, diverses applications dans d'autres domaines, comme des dispositifs de musculature artificielle ou des systèmes de préhension de précision utilisables, par exemple, en microélectronique.


L'étrange ballet des manchots aquatiques et aériens de Festo

Manchot de haut vol

Parallèlement à cette réalisation, les ingénieurs de Festo ont également construit un modèle volant, dont le torse, construit en matériaux légers, est totalement étanche et rempli d'hélium. D'une longueur cette fois de 3,70 mètres pour 88 cm de diamètre pour seulement 1 kg (sans hélium), celui-ci évolue de la même façon que le précédent, non dans l'eau, mais bien dans l'air libre !

Trois de ces manchots volants sont visibles dans la vidéo, explorant un espace délimité par des balises émettant une barrière d'ultrasons, se mouvant au moyen de nageoires animées comme leurs grands frères aquatiques, mais élaborées en mousse de polyuréthanne. Communiquant avec un centre de contrôle aussi bien qu'entre eux, ils peuvent se mouvoir indépendamment sans jamais se heurter ou évoluer en groupe comme de véritables animaux.

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