Source de calme pour les uns et d’intrigue pour les autres, l’océan a toujours eu un côté mystérieux pour l’homme. Grâce à ce robot conçu pour explorer les fonds, celui-ci devrait nous permettre d’en savoir plus le concernant et de dévoiler certains de ces secrets les mieux gardés.

Nous vous parlions il y a quelques temps d’un robot conçu sous forme de méduse permettant potentiellement d’améliorer la propulsion de nos sous-marins et navire. Aujourd’hui, ce robot sous forme de poisson nous permettrait de pouvoir explorer plus en profondeur les océans et de pouvoir découvrir ce qu’il se cache dans cet obscure patrimoine naturel.

Un robot automoteur inspiré par un poisson peut survivre aux pressions extrêmes au fond de la tranchée la plus profonde de l’océan, grâce à son corps mou et à son système électronique distribué pourrait permettre d’explorer l’océan encore inexploré.

Dans la revue Nature, Li et al. font état d’un robot fabriqué à partir de matériaux souples qui peut braver les profondeurs inexplorées de la mer. De manière remarquable, les auteurs démontrent que leur robot peut opérer dans le sillon des Mariannes, la partie la plus profonde de l’océan. Les véhicules sous-marins conventionnels nécessitent des enceintes étanches faites de matériaux métalliques pour résister aux pressions élevées des profondeurs de l’océan – l’épaisseur et les dimensions de ces enceintes doivent être augmentées pour faire face à de plus grandes profondeurs. Mais dans le robot de Li et ses collègues, les délicats composants électroniques sont intégrés et distribués dans du silicone souple, une conception qui supprime le besoin de boîtiers résistants à la pression.

Largement inspiré des organismes vivants, le domaine de la robotique douce consiste à fabriquer des robots à partir de matériaux souples. Des polymères tels que le silicone sont souvent utilisés, ainsi que des structures hautement déformables telles que des tresses et des textiles. Les robots souples sont intrinsèquement plus sûrs que leurs homologues rigides conventionnels dans leurs interactions avec les humains, et leur souplesse peut renforcer de nombreuses capacités, comme leur dextérité lors de la manipulation d’objets et leur capacité à se faufiler dans des espaces restreints ou à se déplacer sur des surfaces inégales. Les espèces marines telles que le calmar et la pieuvre ont été l’une des premières inspirations de la recherche en robotique douce2, mais la robotique douce, à son tour, offre une nouvelle approche pour aborder les applications marines des robots. Le travail de Li et de ses collègues en est une puissante démonstration.

Le robot des auteurs est conçu pour avoir une forme de corps semblable à celle d’un poisson et deux nageoires latérales battantes. Les auteurs ont utilisé un mécanisme bien établi pour entraîner le battement. Les nageoires sont attachées à des « muscles » du corps du robot ; ceux-ci sont faits d’un matériau souple qui convertit l’énergie électrique en travail mécanique – lorsqu’un courant électrique provenant de la batterie du robot est appliqué aux muscles, ceux-ci se contractent. De minuscules structures solides relient mécaniquement les muscles contractés aux palmes, ce qui les fait battre.

L’un des défis auxquels Li et ses collègues ont dû faire face était de trouver un moyen de protéger les composants électroniques du robot contre les hautes pressions. En s’inspirant des os du crâne de l’escargot de mer (Pseudoliparis swirei), les auteurs ont espacé les composants électroniques, plutôt que de les empaqueter comme on le fait habituellement dans les appareils électroniques. Des tests et des simulations en laboratoire ont démontré que cette disposition réduit le stress aux interfaces entre les composants sous pression. L’électronique distribuée a ensuite été incorporée dans du silicone pour être incorporée dans le robot. Cette approche est plus pratique, et moins coûteuse, que d’autres méthodes de protection de l’électronique dans les dispositifs en eau profonde.

Li et al. ont d’abord testé la capacité de nage du robot en laboratoire, dans une chambre d’eau sous pression – le robot était relié à un poteau, qu’il faisait tourner en cercle. La machine a ensuite été testée dans un lac à une profondeur de 70 mètres, où elle nageait librement à une vitesse de 3,16 centimètres par seconde, puis dans la mer de Chine méridionale à une profondeur d’environ 3 200 m. Elle a atteint une vitesse de 5,19 cm s-1 (ce qui équivaut à 0,45 longueur de corps par seconde), ce qui est conforme aux capacités d’autres robots souples3. Enfin, le mouvement de battement et la résistance à la pression du robot ont été testés dans la fosse des Mariannes, où il a été relié à un robot sous-marin conventionnel pour le soutien, qui a également pris des images du test.

Plusieurs tentatives ont déjà été faites pour développer des robots souples pour des applications sous-marines – un domaine dans lequel il est difficile pour les robots d’interagir délicatement avec des objets, car les capteurs robotiques ne fonctionnent pas bien dans cet environnement. Les pinces robotiques souples4 offrent des avantages substantiels par rapport aux dispositifs de préhension rigides lorsqu’il s’agit de collecter et de manipuler des organismes marins délicats pour l’étude des biologistes marins. De plus, les poissons robots mous5 bio-inspirés peuvent nager parmi d’autres animaux sans les déranger, ce qui permet de les étudier de près. Les recherches de M. Li et de ses collègues repoussent désormais les limites de ce qui peut être réalisé : le remplacement des boîtiers de protection rigides des composants électroniques par des composants électroniques distribués, intégrés dans un matériau souple, ouvre la voie à une nouvelle génération d’explorateurs des grands fonds marins.

Il reste cependant encore du travail à faire avant que l’océan puisse être peuplé de robots de ce type. La machine de Li et de ses collègues est plus lente que les robots sous-marins précédemment signalés6, et ne peut pas supporter des perturbations importantes – elle pourrait facilement être emportée par les courants sous-marins. Ses capacités locomotrices devront également être optimisées pour des applications pratiques. Toutefois, l’approche de Li et de ses collègues pose les bases des futures générations d’explorateurs des grands fonds résistants et fiables.

À long terme, on peut prévoir que des pistes de recherche s’ouvrent pour la biologie marine, dans laquelle des robots logiciels naviguent en toute sécurité dans les récifs coralliens ou les grottes sous-marines, pour collecter des spécimens délicats sans les endommager. Des essaims de robots logiciels sous-marins, capables de ramper sur le fond marin, de s’ancrer sur des structures spécifiques ou de nager sur des zones particulières, pourraient contribuer au développement de technologies destinées à diverses autres applications. Celles-ci pourraient inclure la surveillance des océans, le nettoyage et la prévention de la pollution des mers ou la préservation de la biodiversité marine. Plus fondamentalement, elles pourraient aider les chercheurs à explorer les vastes profondeurs inexplorées des océans.

Quoi de mieux pour étancher notre curiosité que d’envoyer les robots découvrir ces secrets puisque notre biologie ne nous permet pas d’y aller ?

Quoi qu’il en soit, cette nouvelle me ravie au plus haut point et j’ai hâte d’en savoir plus sur la planète sur laquelle nous vivons car sommes toute, nous ne sommes que des enfants souhaitant découvrir notre cadeau de Noël le plus vite possible !

N’êtes-vous pas intrigués par ce que nous pourrions découvrir et d’avoir enfin des réponses à nos questions ?

Quentin CLAUDEL

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Source Nature

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