Ce thon robotique nage comme un vrai poisson

Récemment, Xiaomi frappé un grand coup avec le lancement très remarqué de son CyberDog, le fameux chien robotique, open source et programmable. Et si on constate effectivement que le mimétisme animal a le vent en poupe, tous les efforts ne sont pas concentrés sur nos amis quadrupèdes; l’université de Virginie vient par exemple de présenter sa dernière création, qui prend la forme d’un thon.

Ce poisson bionique a été presque intégralement imprimé en 3D en nylon; seule une pièce de la queue, construite en acier inoxydable pour assurer sa résistance, fait exception. Comme l’animal qui l’a inspiré, cette imitation plus vraie que nature est capable de battre de la queue sept fois par seconde, soit aussi vite qu’un vrai thon, pour atteindre une vitesse d’environ 2,4 km/h.

Des battements de queue proches de la réalité

C’est d’ailleurs dans cette queue que réside la principale innovation; elle intègre un mécanisme à base de ressorts qui permet de faire varier la raideur de l’axe en temps réel. Cela lui permet de battre de la queue avec un mouvement fluide et efficient, proche d’un vrai poisson, alors que les autres prototypes du genre ressemblent plus aux coups de pagaie désespérément inutiles d’un kayakeur novice.

À ce stade, le poisson n’est encore qu’un prototype; et les chercheurs vont continuer à l’améliorer pour qu’il corresponde le plus possible à un véritable thon. L’équipe aimerait par exemple remplacer la queue, encore rigide en l’état, par une version flexible, comme sur l’original. À terme, l’objectif serait même de développer tout un ensemble de muscles artificiels; il serait ainsi possible de rendre l’ensemble encore plus flexible, fluide, et vrai que nature.

Mais contrairement au robot de Xiaomi, ce poisson n’a pas vocation à devenir un jouet; sa conception s’inscrit dans le cadre d’une vaste démarche d’optimisation de nos véhicules aquatiques. Car nous avons beau faire des progrès immenses pour nous déplacer sur terre ou dans les airs, quand il s’agit de l’eau, nous avons encore beaucoup à apprendre.

La nature, source d’inspiration intarissable pour les ingénieurs

Et pour faire des progrès, nous disposons d’un modèle de choix en la personne de Mère Nature. Durant des millions d’années, les espèces d’ êtres vivants qui peuplent notre planète se sont progressivement adaptées à leurs environnements respectifs, avec parfois des performances spectaculaires. Très tôt, des visionnaires comme Léonard de Vinci ont saisi tout l’intérêt de copier la nature; en pratique, l’évolution nous a déjà prémâché une grande partie du travail de conception, à condition d’être assez observateur.

Ce concept est connu sous le nom de biomimétisme, et a déjà conduit à de nombreuses innovations en robotique ou en science des matériaux. Cette discipline pourrait bien nous apporter les clés des véhicules aquatiques de demain. Car ce n’est un secret pour personne, les poissons sont de vrais champions de l’hydrodynamique. Leur corps est taillé pour opposer un minimum de résistance à l’eau; de même, leurs mouvements sont optimisés pour se propulser avec un maximum de fluidité et un minimum d’efforts. Avec ce poisson artificiel, les chercheurs disposent d’un cobaye parfait; ils peuvent ainsi étudier précisément les mécanismes qui rendent leur nage si efficiente d’un point de vue énergétique… et préparer le terrain aux véhicules aquatiques de demain. Qui sait, peut-être qu’un jour, les sous-marins battront de la queue pour avancer !

Le papier de recherche est disponible ici.

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