L’évolution est un résolveur de problèmes, et l’un des problèmes qu’elle a résolus de différentes manières est la locomotion. Les oiseaux volent. Les poissons nagent. Les animaux marchent.
Mais les vers de terre ont trouvé un autre moyen de se déplacer dans la niche qu’ils occupent. Peut-on les copier pour explorer d’autres mondes ?
Les vers de terre sont adaptés pour se déplacer dans le sol, et leurs corps segmentés leur permettent de le faire. Un ver de terre a entre 100 et 150 segments, et ils ont également deux types de muscles qui leur permettent de se déplacer : circulaire et longitudinal. Les muscles et les segments leur permettent de se déplacer en rampant. De minuscules appendices en forme de poils appelés soies aident les vers de terre à se déplacer en les empêchant de glisser vers l’arrière.
Les vers de terre utilisent la flexibilité de leur corps pour se déplacer en utilisant le péristaltisme. Le péristaltisme est un mouvement ondulatoire qui monte et descend segment par segment du corps du ver de terre. C’est similaire à la façon dont nous avalons de la nourriture : lorsque nous avalons, cela envoie une onde musculaire dans notre œsophage qui pousse la nourriture dans notre estomac.
Cette vidéo en gros plan montre un ver de terre en mouvement.
Une équipe de scientifiques de l’Istituto Italiano di Tecnologia (Institut italien de technologie) développe un robot qui imite les vers de terre pour se déplacer sous terre et même aider à explorer d’autres mondes. Le robot est segmenté comme un ver de terre mais utilise de l’air pour dilater et contracter les segments et assurer la locomotion. Les segments sont appelés actionneurs souples péristaltiques (PSA).
Le laboratoire Bioinspired Soft Robotics de l’ITT a créé le “worm-bot”, et tout cela fait partie des efforts du laboratoire pour “… développer des solutions robotiques capables de fonctionner dans des environnements non structurés”, selon le site Web du laboratoire. “Ces robots pourront interagir avec les êtres vivants en toute sécurité et remplacer les humains dans des conditions difficiles.”
La chercheuse principale du laboratoire Bioinspired Soft Robotics est Barbara Mazzolai, et elle est également co-auteur d’un nouvel article présentant le «ver-bot» de l’équipe. L’article est “Un robot souple modulaire semblable à un ver de terre pour la locomotion dans des environnements multi-terrains”, et l’auteur principal est Riddhi Das, chercheur post-doctoral à l’ITT. L’article est publié dans Nature Scientific Reports.
“Les applications potentielles de cette technologie sont vastes, y compris l’exploration souterraine, l’excavation, les opérations de recherche et de sauvetage dans des environnements souterrains et l’exploration d’autres planètes.”
extrait de “Robot ver de terre bioinspiré : un droïde pour rechercher la vie planétaire souterraine ?”
Les segments du corps d’un ver de terre sont appelés métamères et contiennent un liquide qui contrôle leur pression interne. La pression exerce des forces sur le métamère permettant au ver de terre d’effectuer “des mouvements indépendants, localisés et variables”, selon un communiqué de presse. La quantité de liquide dans chaque segment ne change jamais ; c’est juste manipulé de différentes manières. Ceci est un exemple de squelette hydrostatique, où la pression du fluide supporte un squelette souple et flexible. Les méduses et les anémones de mer en ont aussi.
L’équipe ITT a trouvé un moyen d’imiter le fluide des vers de terre en utilisant de l’air. Le PSA de leur robot s’allonge lorsque de l’air y est pompé et se contracte lorsque de l’air est libéré. Le ver-bot a cinq messages d’intérêt public, mesure 45 cm (18 pouces) de long et pèse 605 grammes (21 onces).
L’équipe a testé son robot avec et sans petits coussinets de friction passifs qui imitent les soies d’un ver de terre. Sur une simple surface plane, les soies aidaient le robot à se déplacer beaucoup plus efficacement.
Ils l’ont également testé sur différentes surfaces granuleuses de différentes profondeurs, avec et sans soies.
Le ver-bot n’est qu’un prototype, et il permet à l’équipe de comprendre plus en détail la locomotion biologique. Ils sont optimistes quant à l’avenir de ce type de locomotion bio-inspirée. “Les applications potentielles de cette technologie sont vastes, y compris l’exploration souterraine, l’excavation, les opérations de recherche et de sauvetage dans des environnements souterrains et l’exploration d’autres planètes”, indique leur communiqué de presse.
Ce n’est pas le premier robot inspiré par les vers de terre et autres organismes similaires. L’idée est dans l’air depuis des années. En 2012, une équipe japonaise a développé un prototype robotique qui creuse et creuse. Il avait deux unités : une unité de propulsion et une unité d’excavation. L’unité d’excavation crée un espace dans lequel le robot peut creuser.
Les chercheurs continuent de travailler sur le ver-bot et les efforts associés car ils sont très prometteurs. Nous avons des rovers avec des hélicoptères auxiliaires sur Mars, et il y en aura d’autres à l’avenir. Les robots tunneliers pourraient-ils un jour faire le voyage vers Mars et y étendre nos efforts d’exploration ?
L’atterrisseur InSight est un exemple instructif de la façon dont les robots tunneliers pourraient faciliter l’exploration.
L’atterrisseur InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) était une mission conjointe NASA/DLR. Sa mission était d’étudier l’intérieur de Mars. La mission s’est terminée en décembre 2022 après avoir atteint certains de ses objectifs, mais l’instrument principal de l’atterrisseur, le Heat flow and Physical Properties Package (HP3), échoué.
CV3 était aussi appelée « la taupe » car sa tâche consistait à pénétrer dans le régolithe martien. Une fois qu’il a atteint la profondeur prévue, des capteurs de chaleur sur toute sa longueur mesureraient le flux de chaleur de l’intérieur de la planète vers la surface. Ces données nous auraient beaucoup appris sur l’intérieur de Mars. Mais il n’a pas pu accomplir sa mission car il n’a pas pu pénétrer la surface. L’approche du marteau-piqueur de l’instrument pour creuser un tunnel sous la surface était inefficace.
Un robot tunnelier basé sur une conception de ver de terre aurait peut-être fait la différence. La taupe s’est appuyée sur la friction entre le régolithe et elle-même pour éviter de reculer du trou, mais la consistance du régolithe l’en a empêché. Il n’y avait aucun moyen pour les concepteurs de mission de se préparer à cela.
Mais un robot tunnelier basé sur la biologie a peut-être réussi là où la taupe a échoué. Une sorte de soies à l’extérieur du robot a peut-être fait toute la différence. Si les soies avaient pu saisir le sol entre les mouvements de percussion, l’appareil aurait peut-être réussi.
L’atterrisseur InSight était une idée bien conçue. Nous en aurions beaucoup appris sur les planètes telluriques. C’est dommage que le HP3 a échoué, bien que les autres instruments de la mission aient réussi. Qui sait? Peut-être y aura-t-il un InSight 2 pour s’occuper des affaires inachevées.
Si c’est le cas, nous pourrions voir un instrument entièrement différent pénétrer la surface de Mars. Celui qui est basé sur le puissant ver de terre.
