Un robot bio-inspiré est largué dans des eaux isolées grâce à une voile à ailes modulables.
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« Tomber comme une graine d’érable, naviguer comme un bateau » : cette phrase sonne comme un conseil du légendaire boxeur poids lourd Mohamed Ali. En réalité, elle décrit une nouvelle plateforme robotique créée par des scientifiques pour un déploiement rapide et à long terme afin de surveiller les eaux isolées.
Des chercheurs de l’Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) ont mis au point ALBATROSS, acronyme de « Airborne Lander with Buoyant AuToROtating Sailing Sensor » (atterrisseur aéroporté avec capteur de navigation autonome et autorotationnel). Cette plateforme robotique, inspirée de la nature, peut être déployée depuis un aéronef au-dessus de zones maritimes isolées, amerrir, se redresser, puis naviguer de manière autonome grâce à l’énergie éolienne. Selon les chercheurs, les prototypes actuels pourraient rester en mer pendant plusieurs semaines afin de surveiller les conditions environnementales.
La surveillance de sites isolés en haute mer pose un problème unique.
Les bateaux et autres embarcations peuvent parcourir une zone donnée pendant de longues périodes, collectant ainsi les données nécessaires. Cependant, le trajet entre le point de déploiement et la destination peut être long. Les aéronefs, quant à eux, peuvent atteindre leur destination relativement rapidement, mais leur durée de stationnement est bien inférieure à celle des aéronefs. La solution proposée par les chercheurs combine les avantages des deux approches.
Représentation d’un scénario de déploiement d’ALBATROSS SUTD
« Les systèmes de surface sont utiles car ils peuvent rester en mer, mais leur portée est limitée par le temps nécessaire pour atteindre la zone cible », explique le professeur Foong Shaohui, directeur adjoint du pôle Développement de produits d’ingénierie à SUTD. « Avec ALBATROSS, nous souhaitions combiner les avantages des deux approches : la rapidité du déploiement aérien pour atteindre rapidement les zones maritimes reculées et l’autonomie de la navigation pour assurer une surveillance de longue durée. »
Concrètement, un aéronef transporte la plateforme ALBATROSS au-dessus des eaux libres et la déploie dans une zone désignée. La plateforme est équipée de deux ailes rigides qui ralentissent sa chute et assurent sa propulsion sur l’eau, éliminant ainsi le besoin d’un parachute ou d’un système d’atterrissage séparé.
Lors de sa descente, les ailes pivotent passivement comme une samare d’érable, ralentissant et stabilisant la plateforme à l’approche de l’eau. Une fois dans l’eau, la plateforme se redresse et les ailes font office de voiles, exploitant le vent pour se déplacer. Le robot est également doté d’un gouvernail inspiré d’une queue de poisson.
« Nous avons conçu ALBATROSS pour qu’il utilise l’environnement plutôt que de le combattre. Il se déplace en chute libre grâce à une autorotation passive, se redresse sur l’eau grâce à la répartition de son poids, puis utilise le vent pour se déplacer », explique le Dr Shane Kyi Hla Win, auteur principal d’un article publié dans Science Robotics . « Cette simplicité pourrait permettre de créer des plateformes de détection moins coûteuses et plus évolutives pour des endroits difficiles d’accès. »
Le robot navigue sur un réservoir dans le cadre de l’étude. SUTD
Une fois déployée dans l’eau, ALBATROSS navigue de manière autonome entre des points de passage prédéfinis grâce à seulement trois actionneurs et trois capteurs de navigation. Pour tester le concept, les chercheurs ont largué un prototype depuis une altitude de 150 mètres. Il s’est stabilisé durant sa descente et a atterri en douceur sur l’eau. Il s’est ensuite redressé automatiquement et a poursuivi sa route. Enfin, pas vraiment dans l’eau, mais plutôt dans la zone de test. Les chercheurs estiment qu’une plateforme similaire, sans système d’autorotation, subirait une énergie d’impact environ 18,5 fois supérieure lors de l’impact avec l’eau.
Lors d’essais en réservoir à Singapour, un prototype ALBATROSS de plus grande taille a atteint une vitesse de pointe d’environ 1 km/h et a fonctionné pendant environ trois heures, collectant des données sur l’humidité, la température et la direction du vent grâce à des capteurs embarqués. Les chercheurs entrevoient des applications potentielles dans la surveillance environnementale, la recherche sur le changement climatique, la recherche et le sauvetage, ainsi que la sécurité maritime. La propulsion éolienne de la plateforme pourrait permettre de mener des missions de longue durée avec une consommation d’énergie relativement faible.
Jusqu’à présent, ALBATROSS a évolué dans des environnements de test contrôlés et doit encore faire ses preuves dans les conditions extrêmes du large. Les chercheurs indiquent que la prochaine étape du projet consiste à préparer la plateforme pour des essais en conditions réelles.
« La prochaine étape consiste à transposer les principes de conception que nous avons mis en œuvre en eaux abritées à une utilisation en haute mer », explique le professeur Foong. « Cela implique de rendre la plateforme plus robuste, plus durable et adaptée aux environnements maritimes plus difficiles. »
Les versions futures seraient également dotées d’un plus large éventail de capteurs, tels que des capteurs sous-marins et un sonar, ainsi que de systèmes de stockage d’énergie plus importants.