fr.wedoany.com Rapport : Des ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) ont conçu un robot capable de nager sous l’eau et de s’élancer dans les airs en battant des ailes, imitant le comportement des oiseaux plongeurs. Ce robot, baptisé « véhicule aérien-aquatique à ailes battantes » (FAAV), pèse moins de 300 grammes et vise à aider les scientifiques à étudier la mécanique du vol des oiseaux plongeurs dans l’air et dans l’eau. Il se compose d’un fuselage central, de deux ailes flexives battantes et d’une queue orientable, les ailes et la queue pouvant être remplacées par différentes tailles selon les besoins.
Lors d’expériences menées dans un petit bassin et dans le lac Léman en Suisse, les ingénieurs ont déterminé la combinaison de l’envergure des ailes, de la fréquence des battements et de l’angle de la queue permettant au robot de passer en douceur de la nage sous-marine à l’envol dans les airs. Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Science. Raphael Zufferey, professeur assistant en génie mécanique au MIT, a déclaré que cette conception pourrait aider à comprendre comment les oiseaux plongeurs ajustent leur mécanique de vol pour s’adapter à deux milieux, l’air et l’eau, et pourrait également donner naissance à de nouveaux types de drones et de véhicules aériens-aquatiques. Zufferey est l’auteur principal de cette nouvelle étude, dont les co-auteurs viennent de l’EPFL et du Northwest Indian College à Bellingham, dans l’État de Washington. Les chercheurs imaginent que des océanographes, des biologistes marins et des membres de communautés côtières pourraient lancer ce robot ailé depuis un bateau ou la rive, le faire voler jusqu’à proximité de zones dangereuses, comme au-dessus d’icebergs ou de groupes de baleines, plonger pour prélever des échantillons, puis revenir pour transmettre les données, à un coût bien inférieur à celui des méthodes traditionnelles.
L’équipe de recherche a compilé des données issues de la littérature scientifique sur les oiseaux plongeurs tels que les macareux, les pétrels et les martins-pêcheurs, et a constaté que les petits oiseaux battent des ailes environ 10 fois par seconde dans les airs et environ 4 fois par seconde dans l’eau. Sur cette base, l’équipe a développé un robot dont la fréquence de battement d’ailes est similaire à celle des vrais oiseaux plongeurs. Le fuselage du robot contient une batterie et un moteur étanche qui actionne un vilebrequin pour pousser les ailes en film enduites de nanoparticules hydrophobes de haut en bas à une fréquence prédéfinie, tandis que la queue peut changer d’angle pour faciliter le vol. Les chercheurs ont fabriqué et testé trois ensembles d’ailes : petite (60 cm de large), moyenne (80 cm de large) et grande (100 cm de large). Lors des tests, le robot était placé à environ un demi-mètre sous l’eau, les ailes battant à une fréquence spécifique et la queue inclinée à un angle particulier. Les résultats ont montré qu’avec les ailes de taille moyenne, le robot pouvait voler, nager et effectuer la transition entre l’eau et l’air de manière fiable, et que les ailes devaient être à la fois flexibles et robustes.
Lorsque le robot bat des ailes à une fréquence d’environ 5 Hz, sa vitesse dans l’eau est proche de 1 mètre par seconde, et dans l’air d’environ 6 mètres par seconde, similaire à celle des vrais oiseaux plongeurs. Pour effectuer la transition eau-air, le robot doit s’incliner à un angle de 70 degrés afin que les extrémités des ailes ne touchent pas la surface de l’eau. L’étude a également révélé que cette combinaison de tailles permet au robot de s’envoler hors de l’eau sans avoir à pagayer avec ses pattes, contrairement à des oiseaux comme les macareux. À l’avenir, l’équipe améliorera la conception des ailes pour ajouter une fonction de direction et testera les performances dans des conditions turbulentes, avec pour objectif final de déployer ce véhicule pour soutenir la recherche en sciences océaniques. Ces travaux ont été en partie soutenus par une bourse du programme Actions Marie Skłodowska-Curie.
