Dans un papier repéré par Ars Technica, des ingénieurs de l’Université de Washington ont récemment dévoilé de petits robots aériens assez impressionnants. En plus de fonctionner sans batterie, ces engins ultralégers inspirés par les techniques d’origami sont aussi capables de changer de forme en plein vol.
La recherche sur les robots miniatures est très active depuis quelques années. Différentes institutions explorent des tas de concepts novateurs qui pourraient être utilisés dans des domaines divers et variés. On peut citer la médecine, avec ce minuscule ver robotique qui explore les poumons pour y détecter des tumeurs (voir notre article). Nous avons aussi vu émerger d’autres concepts encore plus exotiques, comme un robot capable de se « liquéfier » en quelques secondes.
L’avènement des microdrones
Ce n’était donc qu’une question de temps avant que les premiers microrobots aériens fassent leur apparition, et il existe désormais des dizaines de concepts de microplaneurs. Mais ces engins souffrent presque tous du même problème. Puisque leur taille empêche d’y installer de véritables systèmes de propulsion, il est extrêmement difficile de contrôler la trajectoire de ces petits objets qui se déplacent au gré du vent.
Pour y parvenir, la piste la plus intéressante est de leur permettre de changer de forme. Mais il s’agit d’un sacré défi, car dans ce contexte, il est pratiquement impossible d’avoir recours à un mécanisme de contrôle traditionnel. En règle générale, ces dispositifs sont trop lourds pour convenir à ces microrobots, car leur intérêt dépend en grande partie de leur masse. Pour obtenir un certain degré de contrôle sans sacrifier cette légèreté, il faut donc ruser.
Par exemple, en février dernier, des chercheurs finlandais ont présenté un petit robot volant qui comporte une sorte de petit parasol à base de fibres, un peu comme une graine de pissenlit. Mais contrairement à la version naturelle, le robot peut modifier la forme de cette voile pour s’orienter dans une direction spécifique. Ce concept n’utilise aucun mécanisme traditionnel pour se transformer ; à la place, il s’appuie sur des élastomères de cristaux liquides sensibles à la lumière.
L’origami à la rescousse
La dernière création des chercheurs de Washington repose sur la même idée, mais avec une différence significative. Ils ont en effet trouvé un moyen d’installer un système de contrôle mécanique sans alourdir la structure. Pour y parvenir, ils sont allés piocher dans l’art ancestral de l’origami. Plus précisément, ils ont opté pour un pliage de Miura.
Il consiste en un ensemble de plis en zigzag qui permettent à une surface de se replier sur elle-même. Cette technique est notamment utilisée en médecine dans la conception de certains stents. On en trouve aussi en aérospatiale ; dans ce contexte, le pliage de Miura est utilisé pour réduire l’aire de certains composants, comme des panneaux solaires, afin qu’ils puissent tenir dans une fusée.
Ce tour de passe-passe est parfaitement adapté à ces microdrones pour plusieurs raisons. La première, c’est que la déformation n’a lieu que sur un ensemble de lignes bien définies, et pas sur l’intégralité de la surface. On peut donc fixer des composants électroniques sur les espaces qui restent rigides. L’autre intérêt, c’est que cela permet de modifier la forme de l’engin en utilisant un minimum de force. On peut donc y parvenir avec un actionneur très léger et économe en énergie.
Un concept encore extrêmement limité mais prometteur
Grâce à cette approche, les chercheurs américains ont ainsi pu intégrer une grande variété de composants à un microplaneur d’à peine 400 milligrammes. En plus de l’actionneur qui lui permet de changer de forme, il embarque un microcontrôleur, une puce Bluetooth et différents capteurs. L’ensemble consomme tellement peu d’énergie qu’il n’y a même pas besoin de batterie ; tout est alimenté par un ensemble de petites cellules photovoltaïques.
Une fois relâchés à quelques dizaines de mètres d’altitude, ils peuvent donc changer de forme pour retomber de façon relativement contrôlée tout en collectant des données météorologiques.
À l’heure actuelle, l’intérêt pratique de ces engins reste excessivement limité. S’il s’agit simplement de déployer un grand nombre de capteurs en simultané pour récolter des données en vue d’une étude scientifique, il existe déjà d’autres systèmes tout aussi performants qui permettent d’y parvenir.
De plus, puisque le système de contrôle reste relativement rudimentaire, ces microplaneurs ne permettent pas vraiment d’envisager de nouvelles applications. Sur cet appareil en particulier, l’intérêt du changement de forme n’est d’ailleurs pas évident; il permet simplement au drone de tomber de façon plus prévisible, ni plus ni moins. Pas franchement révolutionnaire en l’état.
Mais il ne s’agit que d’une preuve de concept. Cet engin suggère qu’en utilisant le pli de Miura, il pourrait être possible de développer de nouveaux types de drones solaires polymorphes beaucoup plus avancés. Il sera donc très intéressant de voir comment cette niche technologique encore très abstraite va progresser au fil des années, et si de nouvelles applications scientifiques et militaires finiront par émerger.
Le texte de l’étude est disponible ici.
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