Quand la robotique s’inspire des insectes

RoboBee est un microrobot inspiré du vol des abeilles. Il a été construit grâce aux techniques éphémères microélectromécaniques. Découverte.

Le dernier rapport sur la robotique publié par Protolabs s’intéresse au futur de la fabrication robotique, décrypté par quatre experts internationaux (lire encadré). Autrefois cantonnée aux chaînes de montage des usines, la robotique est en perpétuelle évolution.
Ce document d’une trentaine de pages évoque des innovations telles que les solutions informatiques pour drones inspirées du cerveau des insectes, utilisées pour des tâches comme l’évitement des obstacles, le ciblage des objets, le contrôle de l’altitude et l’atterrissage. « Ces solutions robotiques sont basées sur la biologie des insectes, indique le rapport, telles que leur forme corporelle, la coordination sensorimotrice serrée, la capacité de voler en formation et la parcimonie. »

Muscles artificiels

Etonnant, ce microrobot, inspiré par la biologie des abeilles. Le RoboBee, du Wyss Institute, a pris son envol, au premier sens du terme, grâce à ses ailes diaphanes affichant environ 120 battements par seconde. Le RoboBee utilise des « muscles artificiels » en polymères qui se contractent lorsqu’ils sont traversés par un courant électrique. De la taille d’un trombone et pesant moins d’un dixième de gramme, le petit insecte mécanique pourrait être utilisé pour la pollinisation agricole, la surveillance du climat et de l’environnement, l’espionnage pour des opérations chirurgicales.

D’autres RoboBee ont des modifications supplémentaires qui leur permettent de « se percher » sur différentes surfaces, grâce à l’électricité statique, mais aussi de nager sous l’eau.

Microélectromécanique

Le microrobot est composé de plusieurs matières dont des céramiques, composites, polymères et autres métaux. « Les chercheurs du Wyss Institute ont développé de nouvelles techniques de fabrication pour construire les RoboBees, dont les techniques éphémères microélectromécaniques (MEM) qui ont déjà considérablement repoussé les limites de l’ingénierie robotique actuelle et des techniques de conception », peut-on lire dans le rapport Protolabs.

Les experts qui ont rédigé le document soulignent que contrairement aux approches MEMS conventionnelles ou à l’assemblage manuel rudimentaire, la méthode éphémère MEMS permet de construire plusieurs micromachines à la fois, tout en produisant des mécanismes articulés sophistiqués. En outre, les appareils « éphémères » MEMS peuvent combiner des actionneurs piézoélectriques, circuits intégrés, dispositifs mécaniques de l’ordre du micromètre, ainsi que de nombreuses matières et géométries en 3D véritable. Et d’expliquer que les MEMS éphémères peuvent rendre possible la production de masse de microrobots sophistiqués d’une taille allant de quelques nanomètres à quelques centimètres, tels que les RoboBees, ainsi que des implants médicaux et des systèmes optiques spécialisés.

« Ces avancées illustrent la diversité croissante des applications robotiques et les perspectives prometteuses qu’elles offrent pour l’avenir », commente Protolabs, dont l’entreprise fondée en 1999 par Larry Lukis, été créé afin de réduire radicalement le temps nécessaire pour obtenir des prototypes en plastique moulés par injection.

Les caractéristiques du RoboBee

• Envergure : 3 cm
• Poids : 80 milligrammes
• Vitesse de battement : 120/s
• Vitesse : 3,6 km/h
• Capteurs : gyroscopes, capteurs de flux optique, capteur ocelli (capteur de détection d’horizon inspiré des insectes)
• Actionneurs : cantilevers bimorphiques piézoélectriques en flexion
• Degré de liberté : 3 à 5 (selon le modèle)

Des auteurs experts en science et robotique

Publié par Protolabs, le « Guide d’ingénierie pour comprendre les dernières avancées technologiques dans le domaine du matériel et des matières et le futur de la fabrication robotique » a été rédigé par quatre experts internationaux.

• Per Sjöborg est animateur de Robots in Depth, une émission vidéo qui interviewe les grands noms de la robotique. Il est également le fondateur d’Aptomica, une société spécialisée dans la robotique modulaire.
• Laura Tripaldi, écrivaine freelance experte en science des matières et en nanotechnologie, possède une solide formation en chimie inorganique. Elle a récemment obtenu son PHD en science des matières et de la nanotechnologie à l’université de Milan Bicocca.
• Lydia Husser est rédactrice de manuels techniques pour le secteur de la robotique et diplômée en informatique avec une spécialisation en technologie électronique. Cette écrivaine freelance est passionnée par les sciences innovantes et la technologie.
  Shreyasta Samal est la fondatrice du i4Robotics Innovation Lab, un laboratoire lié à la fabrication avancée.