La recherche sur les raies manta a ouvert la voie à une innovation majeure dans le domaine de la robotique bio-inspirée à l'Université de Caroline du Nord. Au lieu de se limiter à observer ces fascinants nageurs marins, l’équipe du Professeur Jie Yin a exploré en profondeur les mécanismes de propulsion qui pourraient être adaptés à des robots sous-marins.

Depuis des années, la robotique marine stagnait, contrainte par les méthodes conventionnelles qui tentaient de reproduire les mouvements biologiques de manière complexe. Cependant, l’approche novatrice de l’équipe a révélé que comprendre les principes biologiques de façon plus abstraite pouvait aboutir à des solutions technologiques supérieures.

En repensant complètement l'architecture des robots marins, les chercheurs ont mis au point un système qui dépasse largement les conceptions précédentes. Leurs résultats, publiés dans la revue Science Advances, dévoilent une vitesse incroyable de 6,8 longueurs de corps par seconde, battant le précédent record de l’équipe, qui était de 3,74 longueurs. À titre d’exemple, cela équivaut à un nageur de 1,80 m se déplaçant à plus de 43 km/h !

L'un des aspects les plus impressionnants de ce robot réside dans son rendement énergétique. Le prototype consomme 1,64 fois moins d'énergie que les modèles antérieurs, grâce à sa conception simplifiée. Ce robot utilise un système monostable qui ne nécessite qu’un seul actionneur, reprochant ainsi aux dispositifs précédents, qui impliquaient des mécanismes plus complexes avec deux actionneurs.

Pour pousser leur recherche plus loin, l’équipe a employé des méthodes avancées comme la mécanique des fluides numérique et la vélocimétrie par image de particule, technologiques révolutionnaires permettant de visualiser avec précision comment l'eau interagit avec le robot. Ils ont découvert que chaque mouvement des ailes générait des vortex contrarotatifs, créant des jets bifurqués dans le sillage du robot, essentiels à sa propulsion.

Les chercheurs ont constaté que le mouvement non-linéaire du robot, qui diffère des ondulations continues des nageurs marins, produit une poussée quatre fois supérieure à celle des systèmes traditionnels. Cela a été validé par des mesures effectuées par vélocimétrie laser.

En plus de sa vitesse remarquable, ce prototype montre une maniabilité exceptionnelle grâce à la modulation de sa fréquence d’actionnement. Il peut évoluer à différentes profondeurs, imitant le système de vessie natatoire des poissons. De plus, sa conception souple le protège contre les collisions, ce qui est une caractéristique cruciale pour les environnements marins complexes.

Mais ce n'est pas tout ! L’équipe a également créé une version autonome équipée de technologies innovantes : une carte électronique, une batterie et une pompe à air embarquées. Bien que sa vitesse soit légèrement inférieure à celle du modèle contrôlé, ce robot surpasse la plupart des robots autonomes actuels, offrant de nouvelles perspectives pour la recherche marine et l'exploration sous-marine.

Cette avancée technologique pourrait également avoir des implications pour des applications dans d'autres domaines, comme l'agriculture aquatique ou la surveillance environnementale. Qui aurait cru que les raies manta pourraient inspirer une révolution dans la robotique ? L'avenir des robots aquatiques semble plus prometteur que jamais !