Des chercheurs américains ont récemment dévoilé un nouveau robot inspiré des raies manta, capable de nager à la vitesse de 6,8 fois sa longueur par seconde (soit environ un noeud). Ce modèle succède à une version antérieure déjà considérée comme le robot souple le plus rapide du monde. Le nouveau robot consomme 1,6 fois moins d’énergie que son prédécesseur, grâce à un design simplifié.
Un fonctionnement basé sur un seul actionneur
La version précédente du robot-manta ne mesurait que 22,8 millimètres, contre 68 mm pour le nouveau. Elle utilisait une structure bistable (une structure mécanique capable de rester stable dans deux positions distinctes sans nécessiter d’apport continu d’énergie pour y demeurer) et deux actionneurs pneumatiques pour se mouvoir. Ce mécanisme imitait le mouvement des nageoires des raies manta et la technique de nage papillon, permettant au robot de battre ses ailes et d’atteindre une vitesse de 3,74 fois sa longueur par seconde.
Le nouveau modèle adopte une conception monostable. Sa structure flexible retourne automatiquement à sa position de repos lorsqu’aucune énergie n’est appliquée. Contrairement à son prédécesseur, ce robot n’a besoin que d’un seul actionneur pneumatique pour faire battre ses nageoires. Lorsque l’actionneur se gonfle, il plie la structure vers le bas, imitant le battement descendant des nageoires d’une raie manta. En dégonflant, l’élasticité naturelle de la structure ramène les ailes à leur position initiale. Ce processus simplifié permet non seulement une économie d’énergie, mais aussi des mouvements plus rapides.
Une nage efficace dans toutes les directions
En plus d’atteindre une vitesse record, le robot peut désormais évoluer verticalement dans l’eau. En variant la vitesse des battements de ses nageoires, le robot peut monter ou descendre dans la colonne d’eau. Lorsqu’il bat lentement des nageoires, il perd de la flottabilité, ce qui lui permet de descendre. En accélérant, il augmente sa flottabilité, ce qui le fait remonter.
Ce mécanisme repose sur un principe simple : la chambre d’air interne du robot se remplit ou se vide selon le rythme des battements. Plus le rythme est rapide, plus la chambre est remplie d’air, augmentant la flottabilité du robot. Ce fonctionnement rappelle la façon dont les raies manta modifient leur trajectoire en ajustant leurs mouvements de nage.
Vers de nouvelles applications aquatiques
Ce robot-manta a démontré son efficacité dans des tests variés. Il a pu naviguer à travers des obstacles disposés dans un bassin et transporter une charge utile à la surface de l’eau, y compris son propre système d’alimentation en air comprimé. Ces performances illustrent son potentiel pour des applications futures comme l’exploration sous-marine et l’observation de la faune aquatique.
Les chercheurs continuent de travailler sur l’amélioration des capacités du robot, notamment en développant un système de contrôle latéral pour des mouvements encore plus précis. Ils envisagent également d’explorer d’autres modes d’actionnement afin d’élargir les possibilités d’utilisation de ce robot aquatique, tout en maintenant la simplicité et l’efficacité de son design.
Pour en savoir plus :
- Haitao Qing et al., Spontaneous snapping-induced jet flows for fast, maneuverable surface and underwater soft flapping swimmer, Science, 2024
- New Atlas
Source archive Kessel : https://qant.kessel.media/posts/pst_5ac1218bd4034c7698a518bdf5450e10
