Le mouvement robotique dans un espace incurvé
Le mouvement robotique dans un espace incurvé défie les lois communes de la physique. Lorsque les humains, les animaux, aussi les machines se déplacent partout dans le monde, ils s’appuient toujours contre quelque chose. Le sol, l’air ou l’eau. Jusqu’à présent, les physiciens pensaient qu’il s’agissait d’une constante, suivant la loi de la conservation de momentum. Actuellement, des scientifiques du Georgia Institute of Technology ont prouvé le contraire. Lorsque des corps existent dans des espaces courbes, il s’avère qu’ils pouvaient, en fait, se déplacer sans appuyer sur quelque chose.
Le robot confiné
Les résultats ont été publiés dans Proceedings of the National Academy of Sciences le 28 juillet 2022. Dans l’article, un groupe de scientifiques dirigés par Zeb Rocklin, professeur adjoint au College of Physics at Georgia Tech, créait un robot confiné à une surface sphère avec des degrés d’isolement sans précédent de son environnement afin que ces effets induits par la courbure prédominent.
“Nous permettons à notre objet qui change de forme de se déplacer sur l’espace courbe le plus simple. Une sphère, pour étudier systématiquement le mouvement dans l’espace courbe”. Déclaré ainsi Rocklin. “Nous avons appris que l’effet prédit, qui était si contre-intuitif que certains physiciens l’ont rejeté, s’est effectivement produit: à mesure que le robot changeai sa forme, il a avancé lentement autour de la sphère d’une manière qui ne pourrait pas être attribuée aux interactions environnementales.”
Le mouvement robotique dans un espace incurvé: création d’un chemin courbe
Les chercheurs ont entrepris d’étudier comment un objet se déplaçait dans un espace courbe. Pour confiner la chose sur la sphère avec un minimum d’interaction ou d’échange de momentum avec l’environnement dans l’espace courbe, ils ont permis à un ensemble de moteurs d’entaîner sur des pistes courbes comme des masses en mouvement.
Ils ont ensuite lié ce système de manière holistique à un arbre rotatif, afin que les moteurs se déplacent toujours sur une sphère. L’arbre était soutenu par des paliers à air. Également des bagues pour minimiser le frottement, et l’alignement de l’arbre a été ajusté avec la gravité du Globe pour minimiser la force de gravité résiduelle.
À partir de là, à mesure que le robot continuait à se déplacer, la gravité et la friction exerçaient de légères forces sur lui. Ces pressions s’hybrident avec les effets de courbure pour produire une dynamique étrange avec des propriétés qu’aucune n’induiront elle-même. La recherche fournit une démonstration cruciale de la manière dont les espaces courbes pourraient être atteints. Et, de la manière dont il défie fondamentalement les lois physiques et l’intuition créées pour l’espace plat. Rocklin souhaite que les techniques expérimentales développées permettent à d’autres chercheurs d’explorer ces espaces courbes.
Applications dans l’espace et au-delà
Bien que les résultats soient faibles, à mesure que la robotique devient de plus en plus précise, la compréhension de cet effet induit par la courbure pourrait avoir une valeur fonctionnelle, tout comme le léger décalage de fréquence induit par la gravité est devenu important pour permettre aux systèmes GPS de partager avec précision leurs positions avec les satellites orbitaux. En fin de compte, les concepts de la façon dont la courbure d’un espace peut s’utiliser pour la locomotion peuvent permettre aux engins spatiaux de naviguer dans l’espace fortement incurvé autour d’un ‘‘black hole’’.
“Cette étude est également liée à l’étude “Difficult Engine””, a déclaré Rocklin. « Son concepteur a affirmé qu’il pouvait avancer sans propulseur. Ce moteur était en effet impossible. Mais, comme l’espace-temps s’incurve très légèrement, un outil pouvait vraiment avancer sans aucune force extérieure ni émission de propulseur. Une nouvelle découverte.
Plus d’information:
Shengkai Li et al, Natation robotique dans un espace courbe via une phase géométrique. Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2200924119
Lire l’article original sur PHYS.
Connexe “Nouvelle preuve que l’eau se sépare en deux liquides différents à basse température“
