Le biomimétisme (l’imitation des propriétés du vivant), en robotique, est l’une des voies les plus privilégiées pour concevoir des robots toujours plus performants. Il n’y a qu’à voir les exploits d’Atlas de Boston Dynamics ou du robot chinois Tiangong (locomotion bipède) ou de Spot (locomotion quadrupède) pour s’en convaincre. Malgré leurs capacités impressionnantes, ils ont tous un ennemi commun : l’eau ; ils ne peuvent la toucher ou encore moins s’y mouvoir à sa surface.
Comment poudrait-on concevoir un robot qui marche sur l’eau ? Victor Ortega-Jimenez, astrophysicien et biologiste à l’Université de Californie (Berkeley), a cherché son inspiration ailleurs : chez des insectes du genre Rhagovelia, des insectes aquatiques connus pour leurs mouvements très vifs à la surface des rivières. Au bout de leurs pattes médianes se trouvent de petites structures en forme d’éventails, capables de se déployer et de se replier automatiquement selon le mouvement de l’eau.
« L’éventail des Rhagovelia constitue un modèle inspirant pour développer des propulseurs artificiels auto-déformables, offrant de nouvelles perspectives sur leur forme et leur fonction biologique », explique Ortega-Jimenez dans une étude parue au mois d’août dans la revue Science. Il a donc voulu reproduire ce mécanisme dans un robot miniature, qui serait ainsi capable de glisser sur l’eau, et peut être, à terme, d’aider les équipes de secours dans des situations d’urgence.
La biomécanique : une arme de la robotique moderne
Cinq ans ; c’est le temps qu’il aura fallu pour percer le mystère de la locomotion des Rhagovelia. Contrairement à ce que l’on pensait, leurs éventails ne sont pas actionnés par leurs muscles, mais réagissent passivement aux forces de tension de surface et aux pressions de l’eau.
Ces appendices spécialisés s’ouvrent et se referment à une vitesse hallucinante : dix fois plus rapidement qu’un clignement d’œil. En s’élargissant au contact de l’eau, elle génère une poussée qui propulse l’insecte, puis se replient immédiatement pour minimiser la résistance de l’eau pendant que la patte revient à sa position initiale pour la prochaine poussée.
À la fois rigides et flexibles, ces éventails créent des tourbillons à la surface de l’eau, rappelant un peu le sillage laissé par les ailes d’un oiseau. Grâce à des observations au microscope électronique, Ortega-Jimenez et son équipe ont découvert que ces éventails étaient des structures très complexes, composées de centaines de fines barbules (de minuscules crochets) permettant à cet insecte de maximiser sa surface de contact avec l’eau.
En recréant artificiellement ces éventails, les chercheurs ont conçu le Rhagobot, un robot semi-aquatique doté de pattes inspirées des Rhagovelia. Les éventails artificiels se déploient et se replient exactement comme leurs homologues naturels, sans alimentation externe : leur morphologie dépend uniquement du mouvement de l’eau.
Pour le tester, les chercheurs ont construit un second robot, cette fois basé sur d’autres punaises d’eau, dépourvus d’éventails. Comparé à ce modèle, le Rhagobot a pris l’avantage : il glissait plus loin et changeait de direction avec une aisance supérieure, encaissant des virages plus serrés.
Un robot qui marche sur l’eau et dans l’espace
Quelles missions pourrait-on confier à un tel robot ? À terme, ces machines pourraient intervenir en essaims dans des situations de crise : surveillance de zones inondées, recherche de victimes lors de tempêtes ou de tsunamis, ou encore suivi environnemental dans des zones trop dangereuses pour qu’un humain y mette les pieds.
Les chercheurs imaginent même envoyer ces robots… dans l’espace. Ils seraient particulièrement utiles pour explorer des environnements extraterrestres, comme les lacs de méthane situés sur Titan, le plus grand satellite de Saturne.
Ils ne sont malheureusement pas encore prêts pour ces missions extrêmes ; la miniaturisation de leurs systèmes d’alimentation et de leurs capteurs sont encore des aspects techniques qu’Ortega-Jimenez et son équipe doivent améliorer. Le Raghobot n’est pour le moment qu’un prototype, mais il est peut-être la première tentative, l’ancêtre commun de futurs robots qui arpenteront demain des rivières en crue ou des lacs extraterrestres. Des années de recherche seront encore nécessaires pour perfectionner ce nouveau type de machine, mais ce petit Rhagobot est déjà la preuve que la robotique biomimétique est sur la bonne voie.
- Le biomimétisme inspiré d’un genre d’insecte aquatique (Rhagovelia) a permis de créer un petit robot capable de se déplacer sur l’eau à toute vitesse : le Rhagobot.
- Ce robot tire sa propulsion de structures en éventail sur ses pattes, qui s’ouvrent et se ferment passivement grâce à la tension de l’eau, et non par un moteur.
- A terme, ce prototype pourrait en inspirer d’autres, qui pourraient être utilisés pour des missions de sauvetage en milieu inondé, voire même explorer des environnement extraterrestres liquides.
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