Dans une étude novatrice publiée dans les Actes de l'Académie nationale des sciences, une équipe comprenant le professeur Stanislav N. Gorb de l'Institut de zoologie de l'université de Kiel et des chercheurs chinois présente un nouveau robot inspiré de la sauterelle chinoise, Oxya chinensis. Grâce à cette innovation robotique, ce robot sera capable d'effectuer des acrobaties aquatiques, comme nager et sauter sur l'eau, imitant ainsi les capacités naturelles de la sauterelle. Cette adaptation du robot-serpent représente une avancée majeure en robotique de pointe, compte tenu de son potentiel d'application sur des terrains variés.
Révolutionner la robotique grâce au design de la nature
C’est précisément ce que cherchent à découvrir un groupe de biologistes, de spécialistes des matériaux et de bionique : depuis longtemps, ils s’inspirent des capacités exceptionnelles des animaux pour des applications technologiques potentielles.
Leurs travaux précédents portaient sur des bras robotiques inspirés des insectes et d'un film adhésif, un peu comme les appendices collants et à multiples pattes des insectes, des araignées et des geckos. Leur dernière initiative vise à approfondir un domaine encore peu exploré : la locomotion aquatique particulière de la sauterelle chinoise.
L'expérience a étudié les mouvements de la sauterelle en utilisant 15 individus placés dans un aquarium en verre. Des caméras haute vitesse ont permis aux scientifiques de décrire ces acrobaties aquatiques, en observant et en enregistrant les mécanismes de 48 sauts et 54 tentatives de nage de la sauterelle.
La science derrière le saut
Le secret des remarquables capacités de la sauterelle réside dans la combinaison de forces statiques et dynamiques. L'étude a révélé que la pression hydrostatique, proportionnelle à la masse, soutient le poids de son corps, tandis que le mouvement hydrodynamique est assuré par les interactions entre l'extrémité apicale de ses pattes et l'eau. Ce double mécanisme permet à la sauterelle de nager ou de sauter hors de l'eau avec aisance, illustrant la synergie entre la flottabilité et la propulsion, une synergie sans équivalent en robotique.
Une nouvelle stratégie de pilotage pour la robotique
La plupart de ces modèles robotiques traditionnels se sont concentrés soit sur la tension superficielle, soit sur la dynamique des membres pour la locomotion aquatique, chacun présentant ses limites. Parmi ces deux modèles, le mouvement basé sur la tension superficielle requiert des surfaces superhydrophobes difficiles à reproduire sur des robots de grande taille. Une forte consommation d'énergie caractérise le second modèle, celui de la dynamique des membres. La sauterelle chinoise y parvient d'une manière novatrice : elle combine l'utilisation de forces hydrostatiques statiques pour le soutien du poids et des mouvements dynamiques pour la propulsion.
Gjson et son équipe se sont inspirés de ce modèle naturel pour concevoir un robot imitant la locomotion aquatique d'une sauterelle. Grâce à un contrôle précis de la vitesse de ses membres, ce robot est particulièrement performant pour nager et sauter à la surface de l'eau. Cette avancée pourrait donner naissance à une toute nouvelle génération de robots pour la navigation en environnements complexes, des opérations de sauvetage en milieux inondés à la surveillance environnementale des systèmes fluviaux de notre planète.
Implications et orientations futures
Cette découverte révèle un potentiel insoupçonné dans le domaine de la robotique bio-inspirée et ouvre de nouvelles perspectives pour les innovations technologiques. Ces capacités de locomotion aquatique, transposées sous forme robotique, transformeraient radicalement notre conception et la fonctionnalité des robots, permettant ainsi de créer des machines plus polyvalentes et économes en énergie.
Alors que l'équipe continue de perfectionner son prototype, les applications potentielles sont vastes. Son impact s'étend de l'amélioration des missions de recherche et de sauvetage en terrains difficiles à la découverte de nouveaux secrets de la vie aquatique. En ce sens, il offre un aperçu prometteur de l'avenir de la robotique bio-inspirée. De manière générale, la collaboration de l'équipe du professeur Stanisjson N. Gorb avec un groupe de chercheurs chinois a abouti à un robot bio-inspiré fascinant, capable d'acrobaties aquatiques stupéfiantes. Cette technologie repousse les limites de la robotique en s'inspirant des mouvements chimio-physiques de l'ingénieuse locomotion du criquet chinois et en y ajoutant une dimension esthétique.
