Le Pleobot reproduit les pléopodes sur la face inférieure du krill réel
Alors que la plupart d’entre nous pensent simplement que le krill est la nourriture des baleines à fanons, les minuscules crustacés sont aussi des nageurs très habiles… suffisamment pour que les scientifiques aient maintenant développé une plate-forme robotique inspirée du krill dans l’espoir de créer un jour des essaims de robots nageurs explorant l’océan.
Mesurant environ deux pouces de long (51 mm), le krill se déplace dans l’eau via ce qu’on appelle la nage métachrone.
Également utilisé par les arthropodes comme les crevettes et les écrevisses, ce type de locomotion consiste à envoyer des ondes séquentielles de mouvement à travers des rangées de « pattes nageuses » (alias pléopodes ou nageurs) sur le dessous de l’animal. Cela fonctionne bien, car le krill est capable d’accélérer et de s’arrêter rapidement, et d’exécuter des virages serrés et rapides.
Afin de mieux comprendre la mécanique de la nage métachronale, des chercheurs de l’Université Brown de Rhode Island se sont associés à des collègues de l’Universidad Nacional Autónoma de México pour créer la plateforme robotique Pleobot inspirée du krill.
Le Pleobot est 10 fois plus grand qu’un krill individuel
Le dispositif articulé – qui fait 10 fois la taille d’un krill réel – intègre un pléopode artificiel composé de deux segments imprimés en 3D. Alors que le segment supérieur est déplacé vers l’avant et vers l’arrière par un système d’engrenage motorisé, le segment inférieur oscille passivement d’avant en arrière dans l’eau, simulant la manière dont les vrais pléopodes s’ouvrent et se ferment séquentiellement.
« Les expériences avec des organismes sont difficiles et imprévisibles », a déclaré Sara Oliveira Santos, candidate au doctorat en ingénierie Brown, auteur principal de l’étude. « Pleobot nous permet une résolution et un contrôle inégalés pour étudier tous les aspects de la nage semblable au krill qui l’aident à exceller dans les manœuvres sous l’eau. »
Alors que des recherches supplémentaires doivent être menées avant que des robots complets de krill puissent être construits, le Pleobot a déjà aidé les scientifiques à comprendre comment le krill est capable de générer de la portance tout en nageant vers l’avant. La plate-forme a révélé la manière dont une région de basse pression à l’arrière du pléopode augmente la force de portance lorsque l’appendice se déplace dans sa course motrice.
« Cette étude est le point de départ de notre objectif de recherche à long terme visant à développer la prochaine génération de véhicules autonomes de détection sous-marine », a déclaré le chef de projet, Brown’s Asst. Professeur Monica Martinez Wilhelmus. « Être capable de comprendre les interactions fluide-structure au niveau des appendices nous permettra de prendre des décisions éclairées sur les conceptions futures. »
