Des ingénieurs de l’Université de Californie à Berkeley ont présenté un robot volants qui imite l’agilité d’un bourdon. Avec un poids de seulement 21 milligrammes, il s’agit du plus petit robot sans fil au monde capable de vol contrôlé.
Des ingénieurs de l’Université de Californie à Berkeley ont présenté un robot volant qui imite l’agilité et la précision d’un bourdon. Pesant seulement 21 milligrammes et mesurant moins d’un centimètre de diamètre, il représente le plus petit robot sans fil au monde capable de vol contrôlé.
« Les abeilles possèdent des capacités aérospatiales remarquables, telles que la navigation, le vol stationnaire et la pollinisation, que les robots volants artificiels de taille similaire ne parviennent pas à reproduire », a expliqué Liwei Lin, professeur émérite de génie mécanique à UC Berkeley et auteur principal de l’étude. « Ce robot volant peut être contrôlé sans fil pour s’approcher et frapper une cible définie, imitant le mécanisme de pollinisation d’une abeille qui collecte le nectar et s’envole. » Cette recherche a été publiée dans Science Advances.
Concevoir un robot volant de petite taille représente d’importants défis. Les robots volants traditionnels dépendent de sources d’énergie embarquées, comme les batteries et les systèmes de contrôle de vol électronique, des composants difficiles à miniaturiser sans ajouter un poids excessif. Pour surmonter cet obstacle, Lin et son équipe ont utilisé un champ magnétique externe pour alimenter le robot et contrôler ses mouvements.
Le design du robot est trompeusement simple mais très efficace. Étant en forme de petite hélice, il comprend deux petits aimants qui réagissent à un champ magnétique externe. À mesure que le champ alterne, les aimants sont attirés et repoussés, ce qui fait tourner l’hélice. Ce mouvement de rotation génère suffisamment de portance pour que le robot puisse s’envoler. En ajustant la force du champ, les chercheurs peuvent contrôler avec précision sa trajectoire de vol.
Avec un diamètre d’un centimètre, cet appareil est presque trois fois plus petit que son concurrent le plus proche, un robot volant de 2,8 centimètres de diamètre. Sa taille compacte permet des applications dans des environnements où des robots plus grands ne peuvent pas opérer.
« Les robots volants miniatures sont utiles pour explorer de petites cavités et d’autres environnements complexes », a déclaré Fanping Sui, co-auteur principal de l’étude et récent diplômé en doctorat de l’UC Berkeley. Les utilisations potentielles incluent la pollinisation artificielle et l’inspection d’espaces confinés, comme à l’intérieur des tuyaux.
Cependant, le robot a des limitations. Il fonctionne en mode vol passif, ce qui signifie qu’il n’a pas de capteurs embarqués pour surveiller sa position ou sa trajectoire en temps réel. Par conséquent, des changements environnementaux soudains comme des rafales de vent pourraient perturber sa course.
Wei Yue, co-auteur et doctorant dans le laboratoire de Lin, a noté que les itérations futures visent à intégrer des systèmes de contrôle actifs, permettant des ajustements en temps réel de la position et de l’attitude.
Un autre défi réside dans la dépendance du robot à un champ magnétique fort généré par une bobine électromagnétique pour son fonctionnement, bien que les chercheurs pensent qu’une miniaturisation supplémentaire pourrait remédier à ce problème. Réduire la taille du robot à moins d’un millimètre pourrait permettre de l’alimenter avec des champs magnétiques plus faibles, comme ceux des ondes radio.
L’innovation inspirée des bourdons n’est pas la seule réalisation de l’équipe de Lin dans le domaine des robots inspirés de la biologie. Ils ont également développé un robot de type cafard (ci-dessus) capable de résister à des forces extrêmes, comme être piétiné par un humain.
En parallèle, Yue dirige des efforts pour créer des robots « en essaim » qui peuvent collaborer comme des fourmis pour réaliser des tâches complexes dépassant les capacités des robots individuels.
« Je travaille avec des robots de 5 millimètres de taille qui peuvent ramper, rouler et tourner, » a expliqué Yue. « Ils peuvent également collaborer pour former des chaînes et des matrices ou s’attaquer à des tâches plus difficiles. »
Ces robots en essaim promettent des applications telles que la chirurgie mini-invasive, où plusieurs unités pourraient être injectées dans le corps pour former des stents ou éliminer des caillots de manière collaborative.
Kamyar Behrouzi, Yuan Gao et Mark Mueller de l’UC Berkeley ont coécrit l’étude, qui a été soutenue par le Berkeley Sensor and Actuator Center.