ScaFi fait passer un robot-poisson de 0,6 à près de 3 m

Au bord de l’eau, la queue en tissu rouge de ScaFi repose derrière une partie avant rigide et motorisée. L’équipe de NYU Tandon a construit ce robot inspiré du poisson en trois longueurs — de 0,6 mètre (2 pieds) à 2,9 mètres (9,5 pieds) — à partir d’une même conception de base, puis a placé les machines dans des ruisseaux, un cours d’eau suisse et le lac Léman.

Les hélices sont peu adaptées aux endroits que les scientifiques veulent souvent observer : leurs pales peuvent accrocher la végétation, remuer les sédiments et effrayer la faune. ScaFi se propulse autrement, en se pliant. Un moteur tire deux tendons qui se croisent près de l’extrémité d’une queue constituée de tiges flexibles en fibre de verre, créant le mouvement en forme de S utilisé par des poissons comme la morue et le maquereau. À mesure que le robot grandit, seul le diamètre des tiges change ; le mécanisme du moteur et le système de tendons croisés restent identiques.

Cette recette a résisté à la variation de taille. Après ajustement à la taille du corps, les mouvements de nage des trois robots se sont révélés très proches, alors même que leur longueur augmentait presque cinq fois. Le plus petit produisait des tourbillons dans l’eau comparables à ceux laissés par de vrais poissons. Sur le terrain, le robot intermédiaire a nagé dans un cours d’eau suisse, le plus grand dans le lac Léman et le plus petit dans des ruisseaux de seulement 15 à 30 centimètres (6 à 12 pouces) de profondeur. Lors d’un essai dans un cours d’eau, il a continué à nager après avoir perdu le GPS — le signal de positionnement par satellite.

La limite concerne l’énergie. Les deux robots les plus petits ont obtenu des résultats similaires, mais le plus grand s’est montré systématiquement moins efficace et a eu besoin d’un moteur différent et plus puissant. Les chercheurs suggèrent que la traînée et l’inertie pourraient être en cause, sans toutefois avoir résolu la question. La taille modifie aussi la maniabilité : le plus petit robot était le plus agile, mais récupérait plus lentement après avoir dévié de sa trajectoire, tandis que les modèles plus grands étaient moins agiles et plus stables.

Qu’est-ce qui change en pratique ? Une équipe qui surveille un ruisseau puis un lac pourrait partir de la même architecture de queue au lieu de concevoir et de tester deux robots à partir de zéro. ScaFi constitue ainsi une plateforme de recherche utile pour la surveillance des milieux aquatiques et l’étude des effets de l’échelle sur la nage. Il s’agit bien d’une plateforme de recherche : les essais montrent que le mouvement s’adapte correctement à l’échelle, pas que la consommation d’énergie, l’autonomie ou les coûts de déploiement suivent la même évolution. L’équipe a présenté ces résultats dans npj Robotics.