Nous avons vu de nombreux robots aquatiques différents au fil des ans, mais les scientifiques continuent de découvrir de nouvelles ingéniosités sur cet insecte et de les reproduire. Par exemple, récemment, des chercheurs ont inventé un robot aquatique capable de se déplacer rapidement sur l’eau à l’aide de ventilateurs placés sur ses pieds.

Avec seulement 3 millimètres de long, le marcheur aquatique Rhagovelia est vraiment spécial. Leurs deux longues pattes médianes (utilisées pour la propulsion) se terminent par des appendices plumeux qui se déplient lorsqu'ils touchent l'eau. À mesure qu'ils avancent, ces appendices sous-marins soulèvent la surface de l'eau comme les toiles entre les orteils des grenouilles, propulsant l'insecte vers l'avant rapidement.

À la fin du trait, les tentacules en forme d'éventail sont retirés de l'eau et les tentacules mouillés se rassemblent en une pointe, un peu comme les poils d'un pinceau fraîchement trempé. Cela donne aux tentacules une forme plus profilée à mesure que les jambes se balancent vers l'avant en préparation pour le prochain coup.


Un marcheur aquatique Rhagovelia en éventail - sur cette photo, son éventail et ses serres sont pointés vers le bas, se reflétant dans l'eau comme un miroir

Ces structures en forme d’éventail permettent aux insectes de se déplacer rapidement sur l’eau à une vitesse d’environ 120 longueurs de corps par seconde. De plus, en déployant simplement une structure en forme d'éventail absorbant l'eau sur un côté de la surface de l'eau, le marcheur aquatique peut effectuer un virage à 90 degrés en 50 millisecondes environ.

Sur la base de cette idée, des scientifiques de l'Université de Californie à Berkeley, de l'Université d'Ajou en Corée du Sud et du Georgia Institute of Technology ont décidé d'étudier Rhagovelia plus en profondeur.

En utilisant la microscopie électronique, le professeur Je-Sung Koh de l'Université d'Ajou et le chercheur postdoctoral Dongjin Kim ont découvert que chaque filament individuel en forme d'éventail est constitué d'une bande centrale plate et flexible en forme de ruban avec des barbules plus petites se ramifiant de chaque côté, vraiment comme une plume. Cette conception permet à l’appendice en forme d’éventail de se déployer sous l’eau afin de pouvoir l’utiliser comme une pagaie.


À gauche, une photographie des éventails et des griffes aux extrémités des deux pattes de Rhagovelia, et à droite, une image en microscopie électronique à balayage couleur de l'éventail montrant les barbules de l'éventail et la microstructure plate en forme de ruban des plus petites barbules (vertes) qui composent l'éventail.

Les scientifiques ont également découvert que la tension superficielle de l’eau fournit toute la force élastique nécessaire au déploiement de ces fils. On pensait auparavant que cette action de déploiement était motivée par les muscles. Pendant le mouvement, une petite quantité de force musculaire est utilisée pour maintenir ces fils sous tension, mais aucune force musculaire n'est nécessaire pour les écarter.

Sur la base de ces découvertes, l’équipe a créé une version robotique de l’insecte appelée Rhagobot. Il est certainement plus grand que son homonyme, mesurant 8 cm de long, 10 cm de large et 1,5 cm de haut (3,1 x 3,9 x 0,6 pouces). À l'extrémité de chacune de ses deux pattes médianes se trouve une structure en forme d'éventail de type Rhagovelia de 1 milligramme avec des microstructures plates en forme de ruban mesurant 10 x 5 millimètres.


Le robot semi-aquatique Rhagobot (à gauche) est à côté d'un gros plan de son ventilateur bionique, qui s'allume lorsqu'il est exposé à l'eau.

L’ensemble du robot est câblé à une source d’alimentation externe et ne pèse qu’un cinquième de gramme. Actuellement, il peut se déplacer rapidement sur l’eau à une distance de deux longueurs de corps par seconde et effectuer un virage à 90 degrés en moins d’une demi-seconde. On espère que les descendants de Rhagobot seront plus rapides et plus flexibles pour des applications telles que la recherche et le sauvetage ou la surveillance de l'environnement.

"Nos ventilateurs robotiques sont capables de s'auto-déformer en utilisant uniquement les forces de l'eau et une géométrie flexible, tout comme leurs homologues biologiques", a déclaré Gao, co-auteur principal de l'étude avec le professeur Saad Bumrah de Georgia Tech. "Il s'agit d'une sorte d'intelligence mécanique embarquée qui a été raffinée par la nature après des millions d'années d'évolution. Dans le domaine des petits robots, ce mécanisme efficace et unique deviendra une technologie clé pour briser les limites de la miniaturisation traditionnelle des robots."

La recherche a été dirigée par Ortega-Jiménez, professeur adjoint à l'Université de Californie à Berkeley, et son article a été récemment publié dans la revue Science. Vous pouvez voir Rhagobot en action dans la vidéo ci-dessous.

Source : Université de Californie, Berkeley, Georgia Institute of Technology