Les poissons Remora, communément appelés meuniers, ne sont techniquement pas des parasites. Ils sont juste là pour le trajet. Vous les verrez souvent collés sur un gros animal marin comme un requin ou une baleine et parfois même de petits bateaux, obtenant un transport gratuit à travers des kilomètres d'océan tout en dépensant très peu d'énergie.
Ces étranges créatures ont un front plat qui ressemble au dessous d'une chaussure. Mais c'est cet étrange front à ventouse qui permet aux poissons remora de s'accrocher aux dauphins alors même qu'ils tournoient dans les airs et retombent dans l'eau. En fait, les scientifiques se sont longtemps demandé si la tête nervurée du remora détenait les secrets de meilleurs adhésifs. Récemment, cette fonctionnalité est devenue l'intrigue d'un groupe d'ingénieurs internationaux de l'Université Beihang, de l'Imperial College de Londres et des Laboratoires fédéraux suisses pour la science et la technologie des matériaux, qui ont cherché à fabriquer une version de cette structure de ventouse pour aider les drones à obtenir une meilleure adhérence. .
Le résultat est un robot d'auto-stop aéro-aquatique inspiré de remora. Un article paru dans Science Robotics cette semaine détaille comment ils ont fabriqué et testé ce drone, qui peut voler, nager et coller sur des surfaces dans l'air et l'eau. Il peut aussi facilement se déplacer entre les deux médiums, comme un poisson volant.
Un nouveau #robot a un disque d'aspiration inspiré du poisson remora qui lui permet d'adhérer aux surfaces sèches et humides, ainsi que de faire de l'auto-stop sur des objets en mouvement pour réduire considérablement sa consommation d'énergie. @Beihang1952 @Empa_CH @imperialcollege https://t.co/91oCNKCNDE pic.twitter.com/jEsrvPKY2B
– Robotique scientifique (@SciRobotics) 18 mai 2022
Pour fabriquer un drone comme un remora, les chercheurs ont d'abord dû observer le vrai poisson. Ils ont utilisé une caméra pour suivre un remora alors qu'il était attaché aux côtés d'un aquarium, et ils ont vu que le disque d'aspiration pouvait toujours s'accrocher au mur de l'aquarium même si certaines parties de celui-ci n'étaient pas en contact avec la surface. Ils ont également utilisé la tomodensitométrie (micro-CT) pour scanner la tête d'un remora et examiner les différentes structures osseuses et des tissus mous à l'intérieur du disque.
La technique leur a montré que le disque remora avait une membrane de tissu mou en forme de branchie, sous laquelle se trouvait une couche de structures osseuses. La membrane peut tourner ou s'incliner à un angle, ce qui pourrait l'aider à coller. Ces deux membranes sont reliées par du tissu conjonctif situé entre elles et la lèvre du disque, ou le bord de la ventouse. Les muscles qui ont déplacé les deux membranes se sont assis en dessous et sont entrecoupés de vaisseaux sanguins.
Ensuite, l'équipe a utilisé l'impression 3D pour construire un prototype de disque ovale avec une structure de grille en forme de branchies qui mesurait 87 mm de long et 46 mm de large. Le prototype avait quatre couches fonctionnelles, une couche molle imitant le tissu conjonctif, un disque principal imitant les membranes gilly et des canaux contrôlés par fluide qui agissent comme un moteur pour faire tourner la membrane ainsi que pour ériger et enfoncer chaque rangée de la membrane. Il existe également un autre moteur à commande de fluide utilisé pour plier le disque. La lèvre du disque forme le joint, et lorsque le disque se déplace et tourne, il crée des différences de pression entre les différents compartiments et l'environnement extérieur, ce qui entraîne une adhérence.
L'équipe a ensuite fabriqué un robot hybride aérien-aquatique auquel ils ont ajouté le disque en forme de remora. Sur le robot quadricoptère modifié, le disque était accompagné de deux composants moteurs, dont les systèmes hydrauliques qui pompent le fluide pour manipuler la membrane et plier le disque, et un système de câbles qui enroule la lèvre du disque pour se détacher. Le système de contrôle du robot lui-même comprend un module de contrôle de vol, un régulateur de vitesse, un système de communication, une télécommande et une batterie. Des "hélices de morphing passives" ont également été fabriquées sur mesure pour le robot. Ces hélices se replient sous l'eau (les pales rentrent vers l'intérieur au contact de l'eau) et se déploient dans l'air (la force centrifuge due à l'augmentation de la vitesse de rotation déplie les pales).
Le robot de type remora qui en résulte peut se fixer sur des surfaces planes et courbes, humides ou sèches. Lors des tests en piscine, le robot a pu se diriger, s'attacher et se détacher d'un robot sous-marin plus grand. Pendant la fixation, le robot peut couper l'alimentation de ses hélices et passer en "mode veille", voyageant avec son hôte. Lors d'essais sur le terrain, dans l'océan, le robot peut prendre des vidéos sous-marines et récupérer des objets immergés.
"La transition air-eau du robot (par cycle) a consommé 1,9 fois la puissance du vol stationnaire dans les airs. Notamment, l'état d'auto-stop du robot peut réduire la consommation d'énergie jusqu'à 51,7 fois (dans l'air) et 19,2 fois (sous l'eau) par rapport à un état stationnaire », ont écrit les auteurs de l'article. "De telles formes robotiques peuvent être prometteuses pour plusieurs applications en environnement ouvert, y compris les observations à long terme de l'air et de l'eau, les opérations inter-moyens, les inspections de structures submergées, les enquêtes sur la vie marine et les détections d'icebergs."
