Une équipe de chercheurs et d’ingénieurs, dirigée par le Dr Kyu-Jin Cho de l’Université nationale de Séoul en Corée, a créé un robot ressemblant à un insecte et capable de sauter sur des surfaces aquatiques.
Cette image montre un water strider avec des insectes robotisés qui peuvent sauter sur l’eau. Crédit photo : Université nationale de Séoul.
En observant le water strider sauter sur des surfaces d’eau à l’aide de caméras à haute vitesse, le Dr Cho et ses co-auteurs ont remarqué que les longues jambes accélèrent progressivement, afin que la surface de l’eau ne recule pas trop rapidement et ne perde pas le contact avec les jambes.
En utilisant un modèle théorique d’un cylindre flexible flottant sur un liquide, les scientifiques ont découvert que la force maximale des jambes des patineurs aquatiques est toujours juste en dessous de la force maximale que la tension de la surface de l’eau peut supporter.
Ils ont utilisé un mécanisme de catapulte à inversion de couple qui génère un petit couple initial et augmente progressivement – mais qui ne dépasse jamais la force de tension superficielle de l’eau.
De plus, les caméras à haute vitesse révèlent que l’hydroglisseur balaie ses jambes vers l’intérieur afin de maximiser le temps pendant lequel les jambes peuvent pousser contre la surface de l’eau, maximisant ainsi la force globale ; ce concept supplémentaire a également été appliqué aux robots pour les aider à décoller.
“Le saut sur l’eau est un mode de locomotion unique que l’on retrouve chez les arthropodes semi-aquatiques, tels que les stridents aquatiques. Pour reproduire cet exploit dans un robot sauteur à tension de surface dominante, nous avons élucidé l’hydrodynamique impliquée et l’avons appliquée pour développer un mécanisme impulsif bio-inspiré qui maximise le transfert d’élan vers l’eau”, écrivent les scientifiques dans un article publié dans la revue .Science.
“Nous avons constaté que les striders aquatiques font tourner les extrémités incurvées de leurs jambes vers l’intérieur à une vitesse de descente relativement faible avec une force juste inférieure à celle requise pour briser la surface de l’eau (144 millinewtons/mètre).”
Avec un poids suffisamment léger, de longs membres et les mécanismes physiques appropriés, les robots développés par le Dr Cho et ses collègues imitent efficacement leurs homologues inspirés dans la nature.
“Nous avons construit un insecte robotisé sauteur de 68 milligrammes à l’échelle et vérifié qu’il saute sur l’eau avec un transfert d’élan maximal”, ont déclaré les scientifiques.
