Inspirés par les nageoires d’une raie manta, des chercheurs américains ont mis au point un robot souple capable de nager encore plus vite que son prédécesseur qui a battu tous les records.
« Il y a deux ans, nous avons présenté un robot aquatique souple capable d’atteindre une vitesse moyenne de 3,74 longueurs de corps par seconde », indique Jie Yin, auteur correspondant d’un article sur ces travaux et professeur agrégé d’ingénierie mécanique et aérospatiale à l’Université d’État de Caroline du Nord. « Nous avons amélioré cette conception. »
Jie Yin explique que le nouveau robot mou peut atteindre une vitesse moyenne de 6,8 longueurs de corps par seconde et qu’il est plus économe en énergie. De plus, le nouveau robot peut nager sous l’eau.
« Le modèle précédent ne pouvait nager qu’à la surface de l’eau. Notre nouveau robot est capable de nager de haut en bas dans toute la colonne d’eau », explique encore M. Yin.
Les nageoires du nouveau robot nageur ont la forme de celles d’une raie manta. Fixées à un corps flexible en silicone, les nageoires peuvent battre mais restent stables lorsqu’elles sont complètement déployées. Le corps du robot est doté d’une chambre à air qui, lorsqu’elle est gonflée, oblige les nageoires à se plier – comme la course descendante d’une raie manta. Lorsque l’air est relâché, les ailerons reprennent leur position initiale.
« Pomper de l’air dans la chambre introduit de l’énergie dans le système », ajoute Haitao Qing, auteur principal de l’article et doctorant à NC State. « Les ailettes veulent revenir à leur état stable, de sorte que la libération de l’air libère également l’énergie dans les ailettes. Cela signifie que nous n’avons besoin que d’un seul actionneur pour le robot et permet un actionnement plus rapide ».
Selon M. Qing, le système d’alimentation en air comprimé permet également au robot de nager de haut en bas, et pas seulement vers l’avant, comme le premier modèle. Lorsque les ailes du robot sont au repos, la chambre à air est vide, ce qui diminue la flottabilité. Plus le robot bat rapidement des ailes, plus la chambre à air se remplit, ce qui augmente la flottabilité.
Les chercheurs ont montré que leur robot mou pouvait naviguer sur une course d’obstacles sous-marine (voir la vidéo ci-dessus) et qu’il était également assez fort pour tirer une charge utile à la surface.
« Il s’agit d’une conception hautement technique, mais les concepts fondamentaux sont assez simples », conclut M. Yin. « Et avec une seule action, notre robot peut naviguer dans un environnement vertical complexe ».
L’article intitulé « Spontaneous Snapping-Induced Jet Flows for Fast, Maneuverable Surface and Underwater Soft Flapping Swimmer » a été publié dans Science Advances et cosigné par Yinding Chi et Yaoye Hong, anciens doctorants à NC State, et Daniel Quinn et Haibo Dong de l’université de Virginie. DOI: 10.1126/sciadv.adq4222
Légende illustration : Raie manta nageant dans l’océan en Polynésie française.
