Les chercheurs et collaborateurs de l’Université Beihang à Pékin développent un robot miniature pour les grands fonds marins, pionnier de l'exploration de la fosse des Mariannes
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Une équipe de chercheurs de l'Université Beihang, en collaboration avec l'Institut des sciences et de l'ingénierie des grands fonds marins de l'Académie chinoise des sciences et l'Université du Zhejiang, a réalisé une avancée majeure : un robot sous-marin miniature autonome, pesant seulement 16 grammes, capable d'explorer les profondeurs de la fosse des Mariannes. Cet exploit remarquable marque une étape importante dans l'exploration et la robotique des grands fonds marins.
Lâcher du robot miniature des grands fonds dans la fosse des Mariannes (10 666 mètres) en 2021
Un robot rampant sur le fond marin lors d'une exploration en eaux profondes
L'étude, intitulée «Miniature Deep-Sea Morphable Robot with Multimodal Locomotion » (Robot miniature morphable (oui, le mot existe) en eaux profondes avec locomotion multimodale), a été publiée le 20 mars dans la prestigieuse revue internationale Science Robotics , révélant le potentiel transformateur de l'exploration des grands fonds. Cette recherche a été mise en avant sur la page d'accueil du site web officiel de Science Robotics , avec une image marquante soulignant son importance dans le domaine de la robotique et des sciences océaniques.
Sous l'immense pression des profondeurs marines, le module des matériaux flexibles des actionneurs augmente, ce qui entraîne un effet de « raidissement » similaire à celui des muscles. Cet effet réduit l'amplitude et la vitesse de déplacement, diminuant ainsi les performances opérationnelles du robot. « À 10 000 mètres de profondeur, la pression est comparable à celle d'un petit iceberg qui appuie sur un minuscule robot », explique le professeur Wen Li, chercheur principal de l'équipe.
Pour relever ce défi, l'équipe a développé un nouveau robot morphable pour les grands fonds marins, doté d'un actionneur souple centimétrique conçu à partir de métamatériaux chiraux et d'alliages à mémoire de forme (AMF) scellés dans des tubes. Cette conception innovante exploite le module accru induit par la pression hydrostatique pour atteindre une vitesse de rupture plus élevée, améliorant ainsi les performances de l'actionneur dans des conditions extrêmes de profondeur. L'actionneur est capable d'effectuer des mouvements cycliques sans distorsion à différentes profondeurs, garantissant un fonctionnement fiable dans un environnement sous-marin difficile.
Ce robot se distingue par sa capacité à effectuer des déplacements multimodaux, notamment la nage, le vol plané, la transformation et la marche à quatre pattes. Déployé depuis des submersibles habités en eaux profondes, il a démontré avec succès ses capacités sur trois sites distincts à différentes profondeurs : la source froide de Haima (1 384 m), le mont sous-marin Longxi (3 756 m) et la fosse des Mariannes (10 666 m). Une fois sa mission terminée, le robot a été récupéré intact, démontrant ainsi sa robustesse et sa durabilité.
Locomotion multimodale du robot dans le bassin de laboratoire sous conditions atmosphériques
Locomotion multimodale du robot en eaux profondes
L'équipe de recherche a également développé une pince souple portable, basée sur la même stratégie de conception de métamatériaux. Composée de deux unités chirales symétriques et d'une paire de doigts de préhension, cette pince facilite les opérations en eaux profondes, de la collecte d'échantillons mous à la manipulation d'objets lourds (environ 3 400 mètres de profondeur).
Une pince souple en métamatériau saisit des étoiles de mer et des concombres de mer à une profondeur de 3 469 mètres
L'étude met non seulement en évidence le potentiel des robots miniatures des grands fonds pour l'exploration future, mais fournit également des informations précieuses pour la création de la prochaine génération d'actionneurs et de robots miniatures pour les grands fonds. Le déploiement réussi de ce robot ouvre la voie à l'exploration et à l'interaction futures avec les écosystèmes des grands fonds.