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En vidéo : ce robot méduse est un engin volant

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Les mouvements de nage de la méduse ont inspiré un nouveau robot. Un détail a son importance : cet engin vole ! Il s'agit d'un ornithoptère, puisque cette invention se déplace grâce aux mouvements battus de quatre ailes. Il est à découvrir en vidéo.

Le vol de l'ornithoptère-méduse  Les mouvements de nage des méduses ont inspiré la conception de ce robot volant de 2,1 g. Il s’agit d’un ornithoptère, puisqu’il se déplace dans les airs à l’aide d’ailes battantes. © Leif Ristroph, université de New York 

Le concept de l’ornithoptère ne date pas d'hier. Voilà plusieurs siècles que l'Homme cherche à créer des machines lui permettant de voler grâce à des mouvements battus, comme les oiseaux. Il faut l'avouer, peu de succès ont été au rendez-vous. Malgré cela, l'idée survit, notamment dans l'esprit de quelques roboticiens. Pour preuve : plusieurs engins miniatures volant comme les libellules ou les colibris ont été dévoilés ces dernières années.

Ces concentrés de technologie sont aptes à voler, mais de là à adopter un vol stationnaire... il n'y a qu'un pas que de nombreux minirobots ailés ne peuvent franchir. Certains y arrivent, mais grâce à l'utilisation de stabilisateurs, de mécanismes de contrôle en retour complexes ou d'appendices aérodynamiques bien précis. Autant dire que ces éléments ont de quoi compliquer la conception de tels engins. Une solution relativement simple réside pourtant dans la nature, celle-là même qui inspire tous ces roboticiens.

Beaucoup ne l'ont pas vue car elle se trouve en réalité sous l'eau ! Deux mathématiciens de l'université de New-York, Leif Ristroph et Stephen Childress, viennent ainsi de présenter un ornithoptère volant, y compris en mode stationnaire, dont le fonctionnement est inspiré des mouvements de nage de la méduse. D'une forme conique, l'engin dispose de quatre ailes verticales fixées sur un châssis en fibres de carbone, et qui sont mises en mouvement par un unique moteur. L'ensemble ne fait que 2,1 g.

Le concept de l’ornithoptère ne date pas d’hier, puisque Leonardo di ser Piero, dit Leonardo da Vinci, en a esquissé un en 1488. © Wikimedia Commons, DP

Un nouvel ornithoptère de surveillance ?

Hautes de 8 cm, les ailes battantes sont plates tout en ayant la forme d'une goutte, sachant que la partie la plus large est dirigée vers le bas. Elles se composent d'une fibre de carbone et d'une feuille de polytéréphtalate d'éthylène (ou Mylar), donc un plastique. Ces structures diaphanes sont attachées deux à deux, et donc mises en mouvement par paire. Le comportement du robot repose notamment sur le fait qu'elles sont souples, et qu'elles se déforment d'autant plus que leurs fréquences de battements (jusqu'à plus de 30 Hz) et leurs amplitudes sont importantes. En mouvement, elles génèrent des flux d'air verticaux dirigés vers le bas, que l'on peut comparer aux déplacements d'eau causés par les contractions de l'ombrelle d’une méduse.

La stabilité de l'ensemble est assurée par la conception même de l'engin volant, puisque son centre de masse se trouve dans la partie basse du robot, là où se situe le moteur. Il n'y a donc pas de stabilisateurs, comme le précise l'article paru dans le Journal of the Royal Society Interface. Ce nouvel ornithoptère n'est pas encore énergétiquement autonome, ce qui signifie qu'il est alimenté par des fils électriques. À l'avenir, les prochaines versions devraient être équipées de batteries. Ses concepteurs le destinent à des applications de surveillance, que ce soit dans un cadre civil (suivi de la pollution de l'air) ou militaire. 

Un seul moteur suffit pour faire battre les quatre ailes du robot, et donc pour lui permettre de s'envoler. © Leif Ristroph, université de New York