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[Vidéo] Ce micro-robot de la taille d'un insecte peut voler et nager

[Vidéo] Ce micro-robot de la taille d'un insecte peut voler et nager

RoboBee mesure environ 3 cm de diamètre.

© Yufeng Chen/Harvard SEAS

RoboBee est un micro-robot développé à l'université de Harvard. Grâce à ses ailes et un système d'électrolyse, il évolue dans les airs, sous l'eau et à sa surface.

Il pèse autant qu’un couple d’abeilles. Avec ses 175 mg, RoboBee est un robot poids plume. Capable de voler dans les airs et de nager sous l’eau dans toutes les directions, ce micro-robot a été conçu et développé par une équipe de chercheurs de l’institut Wyss à l’université de Harvard. Au rotor, ses concepteurs ont préféré les ailes. Mais à cette échelle, les effets de surface de l’eau se font sentir. Et notamment sa tension superficielle, qui retient le robot à la surface. Pour le libérer et le faire décoller, un système d’électrolyse et de combustion, qui ne pèse que 6.5 mg, lui donne l’impulsion nécessaire.

Essaim d'insectes micro-robots

Pour les chercheurs, ce micro-robot pourrait être utile lors de missions de recherche et de sauvetage. Mais aussi pour des études en biologie ou encore pour explorer et surveiller l’environnement. « Un essaim de ces robots permettrait de surveiller la qualité des eaux ou la croissance d’algues dans leurs conditions naturelles, précise Yufeng Chen, post-doctorant à l’université de Harvard et premier auteur de l’étude publiée dans Sciences Robotics le 25 octobre dernier. Ils peuvent voler de bassin en bassin pour prélever des échantillons. » Il ajoute que les micro-robots peuvent également servir à étudier certaines espèces d’insectes aériens et aquatiques en les suivant dans des environnements complexes.

Le choix des ailes s’explique par la volonté d’utiliser un même actionneur pour évoluer dans deux milieux dont la densité est radicalement différente. « Elles génèrent une force plus grande qu’un rotor pour une même vitesse de battement ou de rotation et pour une même aire occupée », avance Yufeng Chen.

Vaincre la force de tension superficielle de l'eau

Seulement, avec une taille millimétrique, les ailes de RoboBee exercent une force de poussée très faible pour s'élever dans les airs. Pas de quoi rivaliser avec les effets de surface de l’eau qui deviennent prépondérants à cette échelle et retiennent le dispositif. « La force de tension superficielle est supérieure à 10 mN, tandis que la force de poussée exercée par les ailes du robot est de 3 mN au maximum », précise Yufeng Chen.

Pour surmonter cette difficulté, un apport d’énergie permet de générer de l’oxygène et de l’hydrogène à partir de l'eau lors d’une réaction d’électrolyse. Une étincelle suffit ensuite à le faire décoller. Le mélange de gaz créé est piégé dans une chambre de combustion dont la plaque supérieure en titane est percée de trous de 34 µm de diamètre. Deux raisons à cela. Premièrement : évacuer l’air présent à l’intérieur lorsque le robot plonge dans l’eau. En sens inverse, le gaz créé lors de l’électrolyse ne s’échappe pas, assure Yufeng Chen : « Les trous sont si petits que la tension de surface de l’eau le maintient à l’intérieur de la chambre. » Deuxième fonction de ces petites ouvertures : réduire la pression et les dommages lors de l’explosion qui génèrent l’impulsion. L’expérience a montré que l’absence d’ouvertures pouvait lui coûter quelques pattes en moins et un mouvement quelque peu anarchique.

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