Un minuscule robot insecte vole et est autonome en énergie

La technologie avance à grands pas, et cela se matérialise parfois sous la forme de petits objets. Des chercheurs de la prestigieuse Université d’Harvard ont réussi à créer un robot de la taille d’un insecte capable de voler, le tout en s’auto-alimentant en énergie. Il s’appelle RoboBee XWing. Ses capacités sont basiques, mais en se développant au fil des années, il pourrait bien apporter de sérieux services.

Un projet de longue date

Si vous avez déjà entendu parler de robots insectes, ce n’est pas par hasard. Tout d’abord, parce que plusieurs équipes de chercheurs travaillent sur ce type de produits, mais aussi peut-être car vous aviez déjà entendu parler des travaux de l’Université d’Harvard, qui durent depuis des années. Il y’a six ans, l’équipe avait présenté une série de robots de ce type, mais qui se déplaçaient et s’alimentaient en énergie en suivant des fils de cuivre, sous l’égide d’une caméra. Aujourd’hui, le robot qu’elle présente est auto-alimenté, se déplace avec ses propres circuits d’alimentation, et a des capacités d’atterrissage améliorées.

Quelle technique utilisée pour le développer ?

Pour réussir à développer ce robot, les chercheurs ont adopté la technique de miniaturisation bottom-up (de bas en haut). Cela consiste à développer directement un robot (ou un autre produit) minuscule, et à l’améliorer à partir de là. En opposition, l’autre option de miniaturisation est le top-down (de haut en bas). Elle consiste à prendre un produit de « grande taille » et à réduire progressivement ses composants et son poids pour obtenir quelque chose de minuscule et efficace. Cette approche à des limites en matière de miniaturisation, car au-delà d’un certain seuil, un produit conçu pour un macro-environnement va éprouver des difficultés à évoluer dans un micro-environnement, liées à des limites physiques. Par exemple, un moteur rotatif standard va connaître un frottement qui va ralentir ses performances s’il est par trop miniaturisé. Dans le même style, certains matériaux des batteries ne peuvent passer sous un poids minimum, ce qui fait qu’en dessous d’une certaine taille, une batterie donnera moins d’énergie que ce qui est nécessaire pour la transporter.

Comment fonctionne l’insecte robot d’Harvard ?

Pour assurer une autonomie énergétique à RoboBee XWing, les chercheurs ont abandonné l’idée de l’alimenter via une batterie. Ils ont opté pour du matériel photovoltaïque. Réparti sur un appareil de 9g, le matériel photovoltaïque s’est révélé capable de produire 7 watts d’énergie en plein soleil. C’est 7 fois moins que ce qui était nécessaire pour faire voler les anciens robots insectes d’Harvard. Pour réussir à faire voler RoboBee avec cette petite quantité d’énergie solaire, les chercheurs ont augmenté la surface de ses ailes, et ont ralenti leurs battements. Pour y parvenir, ils ont doublé le nombre d’ailes. Par ailleurs, ils ont amélioré les moteurs piézoélectriques qui les faisaient battre. Pour se guider dans ses déplacements, le robot compte sur une caméra qui le suit en vol. Les informations qu’elle reçoit sont analysées par un ordinateur, qui transmet des commandes de vol directement aux ailes du robot. Dit comme ça, on dirait que Robobee réalise des vols extraordinaires, pourtant, cette machine n’est capable de voler qu’une demi-seconde, avec une charge maximale de 35g, ses composants inclus.

Voilà à quoi ressemble RoboBee XWing ©Noah T. Jafferis et E. Farrell Helbling, Harvard Microrobotics Laboratory

Cependant, des axes d’amélioration se profilent déjà. En augmentant la charge de Robobee, les chercheurs pensent pouvoir installer un grand nombre de panneaux solaires, il en résultera une hausse de son autonomie en énergie. Par ailleurs, ils estiment pouvoir intégrer un système de commande des ailes miniaturisée directement à l’intérieur du robot. Enfin, ils expliquent pouvoir réduire les exigences énergétiques des moteurs. Les robots insectes ont donc encore du potentiel pour s’améliorer et devenir utiles.

Il est intéressant de voir comment les robots s’approprient le physique des vivants. On pense aux androïdes, qui sont construits à notre image, mais aussi au poisson-robot de l’Université Cornell, qui est capable de nager 36 heures de suite.