Raie manta robotisée plus rapide
Haitao Qing, Université d’État de Caroline du Nord
Il y a seulement deux ans, une petite raie manta robotisée a établi un record en tant que robot à corps souple nageant le plus vite. Aujourd’hui, son successeur amélioré a battu ce record tout en utilisant moins d’énergie.
Le robot original, long de 22,8 mm, a été développé par le professeur associé Jie Yin et son équipe à l’Université d’État de Caroline du Nord. Il possédait deux ailes en polyester flexible ressemblant à celles d’une raie manta, formées à partir d’une seule structure bistable courbée. La bistabilité permet à une structure de maintenir deux positions stables sans nécessiter d’énergie, comme une pince à cheveux passant d’une position ouverte à fermée.
Mécanisme d’activation innovant permettant une vitesse de nage record
La structure des ailes bistables du robot était accompagnée d’actionneurs pneumatiques en silicone souple. Lorsque l’actionneur supérieur se gonflait, il se courbait vers le haut, entraînant la structure des ailes pour les faire claquer vers le bas. Le dégonflage de l’actionneur supérieur et le gonflage de l’actionneur inférieur inversaient ce mouvement, faisant claquer les ailes vers le haut. Cette activation alternée permettait au robot de nager à une vitesse impressionnante de 3,74 longueurs de corps par seconde, soit environ quatre fois plus vite que tout autre robot nageant à corps souple précédent.
Le nouveau design de 68 mm simplifie et améliore ce système. L’équipe de Yin a éliminé la structure bistable et l’actionneur inférieur, les remplaçant par un design d’aile monostable. Les ailes adoptent désormais une position courbée vers le bas au repos. Un seul actionneur pneumatique supérieur se gonfle pour faire claquer les ailes vers le bas et s’appuie sur la force élastique de la structure pour les ramener vers le haut lorsque l’actionneur est dégonflé.
Université d’État de Caroline du Nord
Efficacité améliorée : design épuré doublant la vitesse et réduisant la consommation d’énergie
Haitao Qing, Université d’État de Caroline du Nord
Ce mécanisme épuré réduit la consommation d’énergie, car un seul actionneur est nécessaire par cycle de battement d’ailes. En conséquence, le nouveau robot atteint une vitesse de nage moyenne de 6,8 longueurs de corps par seconde, soit presque le double de la vitesse initiale, tout en utilisant 1,6 fois moins d’énergie.
De plus, le design mis à jour permet un mouvement vertical en ajustant la vitesse de nage. Lors des battements lents, le robot passe plus de temps avec ses nageoires au repos, réduisant ainsi la flottabilité à mesure que la chambre à air se vide. Des battements plus rapides maintiennent la chambre à air pleine plus longtemps, augmentant la flottabilité.
Selon le doctorant Haitao Qing, auteur principal de l’étude, cette fonctionnalité pourrait avoir des applications pratiques. L’équipe développe actuellement un mécanisme de direction, envisageant des utilisations futures telles que l’exploration océanique et l’observation de la faune aquatique.
L’efficacité et la polyvalence accrues du robot marquent une avancée significative dans la robotique souple, comme le montre la démonstration vidéo ci-dessous.
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