Prototype de robot qui nage, plonge et vole hors de l’eau

Les goélands et les macareux plongent dans la mer, nagent, puis reprennent leur envol avec brusquerie. Un robot conçu par des ingénieurs du MIT et de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) réalise désormais la même séquence lors d’essais, en bassin et sur le lac Léman. L’équipe est dirigée par Raphael Zufferey, professeur adjoint en génie mécanique au MIT. La machine est un prototype, et elle pèse moins de 300 grammes, soit environ une demi-livre.

Au centre du fuselage se trouvent une batterie et un moteur électrique étanche. Le moteur entraîne un vilebrequin, un bras rotatif qui transforme un mouvement de rotation en mouvement de va-et-vient, et ce vilebrequin fait battre deux ailes souples à des fréquences préréglées. Les ailes sont des membranes fines recouvertes de nanoparticules hydrophobes, qui repoussent l’eau et l’évacuent. Une queue motorisée modifie son angle pour permettre au robot de monter ou de plonger.

Les chercheurs ont testé différentes combinaisons de taille d’ailes, de fréquence de battement et d’angle de queue, jusqu’à ce que le robot puisse passer en douceur de la nage au vol. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec des ailes de taille moyenne, suffisamment souples pour limiter leur amplitude de battement dans l’eau, et suffisamment rigides pour maintenir le robot en l’air. Les vitesses et les fréquences de battement étaient proches de celles des oiseaux réels, et un tangage de 70 degrés, un angle relativement raide, a permis le saut de l’eau vers l’air. De nombreux oiseaux plongeurs pédalent des pattes pour décoller de la surface, mais le robot n’avait besoin d’aucune patte.

Pour les océanographes, les biologistes marins et les communautés côtières, l’intérêt réside dans la portée. Raphael Zufferey imagine lancer le véhicule depuis un bateau ou depuis la rive, le faire voler à proximité d’un iceberg, d’une installation portuaire ou d’un groupe de baleines, puis plonger pour une mesure ou un prélèvement, avant de revoler pour transmettre les données, pour un coût qu’il décrit comme une fraction de celui des méthodes traditionnelles. L’équipe n’a annoncé ni date ni partenaire pour de telles missions. Ses prochaines étapes sont des ailes capables de tourner en plus de battre, ainsi que des essais en mer agitée et par vent fort.

Raphael Zufferey met autant l’accent sur la fréquence que sur la portée : « Vous pourriez l’envoyer non seulement chaque semaine, mais chaque heure. » Il s’agit d’une vision pour une machine encore au stade du prototype, et le robot n’a pas encore été testé dans des conditions turbulentes. Les chercheurs espèrent le déployer pour contribuer à répondre à des questions de science océanique, sans fixer de calendrier pour cela.