au sommaire
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
En 1994 naissait au MIT (Massachusetts Institute of Technology) une nouvelle espèceespèce de poissonpoisson, 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 fuselagefuselage de polymèrepolymère, d'une seule pièce et flexible. Le moteur, d'une puissance de 2,5 à 5 wattswatts 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 rigiditérigidité, 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
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 mouvementmouvement du corps entier. Pour les plus grands robots réalisés par l'équipe, le modèle est le thonthon, 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'hydrocarbureshydrocarbures. Les prototypes actuels sont cependant bien moins efficaces que ceux mis au point par la nature. Leur vitessevitesse, 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 siliconesilicone cachait une structure d'acieracier.
« 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 airsairs, mais aussi pour des prothèsesprothèses. Actuellement, l'équipe planche sur des modes de locomotion plus complexes et s'intéresse notamment à la raie mantaraie manta.
