Les chercheurs du MIT sont sur le point de se perfectionner

Par Eli Curwin

« Hated in the Nation », un épisode de la série de science-fiction dystopique de Netflix « Black Mirror », l'a prédit : des milliers d'abeilles robotiques bourdonnent de fleur en fleur, pollinisant les plantes pour compenser le déclin des populations d'insectes. Et tandis que les robots de l'épisode finissent par se retourner contre leurs inventeurs humains, tuant plus de 387 000 personnes en enfonçant leurs dards artificiels dans la tête des victimes, les scientifiques du MIT qui travaillent à perfectionner les robots aériens d'aujourd'hui pensent probablement que nous n'avons pas à nous en soucier.

Eh bien, pour l'instant.

Malgré le côté inquiétant de l'émission sur les abeilles robotiques, les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology sont sur le point de perfectionner les créatures aériennes artificielles. Dans un article publié le 15 mars, un groupe de chercheurs du MIT a montré que l'utilisation d'actionneurs résilients de type musculaire et d'une technologie d'auto-réparation peut considérablement améliorer la robustesse des abeilles robotiques.

"Les insectes qui volent sont incroyablement difficiles à comprendre", a déclaré Kevin Chen, professeur adjoint au MIT, directeur du laboratoire de robotique douce et micro de l'institut et auteur principal de l'article. « Les principes aérodynamiques utilisés par les insectes sont très différents de ceux, par exemple, des avions ou d'autres objets volants. Donc essayer de construire un robot volant à grande échelle nous donne définitivement des outils pour comprendre les insectes.

Historiquement, dit Chen, la recherche s'est concentrée sur la façon de perfectionner la contrôlabilité du vol et la prévention des collisions pour les robots volants. Mais il dit que cet accent mis sur la contrôlabilité est différent de ce que nous voyons dans la nature, car les abeilles se heurtent tout le temps aux objets et peuvent continuer à voler. En fait, des études montrent que les abeilles peuvent perdre jusqu'à 40 % de leurs ailes et continuer à bourdonner dans les airs : c'est leur capacité à continuer de voler après avoir subi des coups et des bosses qui les rend si résilientes.

Les chercheurs du MIT ont donc cherché à imiter cette résilience, en cherchant des moyens de réparer et de récupérer les robots volants après avoir percé les ailes.

Le mélange d'étudiants diplômés et de professeurs s'est tourné vers un type de muscle artificiel mou, appelé actionneur en élastomère diélectrique (DEA), capable de résister aux perforations et aux chocs, tout en continuant à battre les ailes du robot. Le matériau semblable à un muscle est constitué de couches d’élastomère placées entre les électrodes. Et lorsqu'elles sont soumises à une tension, les électrodes pressent l'élastomère, battant rapidement les ailes.

« L'aspect unique de notre robot est que les actionneurs sont souples. Ce sont en quelque sorte des muscles artificiels mous », a déclaré Chen. « Et si vous regardez une… vidéo du robot en fonctionnement, le muscle artificiel mou rétrécit et s’allonge… de manière très similaire aux muscles. Et la principale contribution des travaux publiés la semaine dernière consistait à essayer d’incorporer un niveau de robustesse similaire à ces muscles artificiels.

À l’aide des DEA, les scientifiques ont ensuite effectué deux types de tests de robustesse : endommager les ailes avec des perforations ou des blessures mineures et majeures. Lorsque l'élastomère subit une blessure mineure, en utilisant la tension utilisée pour alimenter les ailes, le robot s'engage dans un processus appelé auto-nettoyage. Essentiellement, lorsqu'un petit défaut se présente, la tension brûle et déconnecte l'électrode locale à proximité du défaut, l'isolant du reste du robot. Et de ce fait, le reste du robot continue de fonctionner normalement.

Lorsqu’ils ont été confrontés à une blessure majeure – une perforation plus large qui laisse entrer l’air dans le robot – les chercheurs ont utilisé un laser pour éliminer chirurgicalement le défaut. Cela a permis d'isoler le défaut le plus important, ne laissant qu'une blessure mineure qui a ensuite pu être isolée par le processus d'auto-élimination.

« Vous avez un point de dommage majeur, alors utilisez le laser pour contourner ce dommage. Donc effectivement… le laser crée une blessure mineure qui entoure la blessure majeure. Et la blessure mineure peut être auto-guérison… [et] isolée du reste de l’actionneur », a déclaré Chen. « L’idée est donc qu’ensuite la blessure mineure isole la blessure majeure, puis la blessure mineure s’isole, ce qui équivaut à isoler la blessure majeure. Donc, dans un certain sens, nous utilisons l’analogie de l’utilisation d’un laser pour effectuer une petite intervention chirurgicale sur le muscle artificiel mou.