Un robot volant inspiré des insectes rebondit après des collisions

Photographie conceptuelle illustrant le potentiel de minuscules robots volants résistants pour survivre aux catastrophes lors de futures missions de recherche et de sauvetage. Crédit : Wenzhong Yan/UC Davis.

Les insectes volants, comme les drosophiles, les abeilles, les libellules et les moustiques, peuvent se faufiler dans des espaces étroits et survivre aux collisions avec divers objets. À l’inverse, de nombreux robots volants tombent, s’endommagent ou tombent même en panne lorsqu’ils heurtent des surfaces ou des objets environnants.

Des chercheurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) et de l’Université de Californie à Davis (UC Davis) ont mis au point un minuscule robot capable de mieux imiter la résilience des insectes volants. Ce nouveau robot, présenté dans un article publié dans Science Robotics , pourrait explorer des zones difficiles d’accès pour les autres robots ou les humains, et se rétablir rapidement après des collisions.

« Notre laboratoire développe des robots souples depuis des années. Nous nous sommes inspirés de la façon dont les insectes volants survivent aux collisions et autres perturbations physiques », a déclaré Qibing Pei, auteur principal de l’article, à Tech Xplore. « De nombreux robots de la taille d’insectes utilisent des composants fragiles, ce qui rend leur utilisation hors du laboratoire difficile. Nous avons vu là une opportunité d’utiliser des matériaux polymères électroactifs pour créer une conception plus simple et plus résistante. »

Wenzhong Yan tient le robot volant de 185 milligrammes, dont la structure en polymère flexible lui permet de résister aux chocs et à la compression. Crédit : Mario Rodriguez/UC Davis.

Un robot flexible et minuscule inspiré des insectes

Les auteurs de l’article souhaitaient concevoir un micro-véhicule aérien plus résistant, un minuscule robot volant capable d’observer ou d’inspecter des environnements difficiles d’accès. Leur objectif était de garantir que le robot génère une portance suffisante pour décoller du sol tout en résistant aux impacts avec d’autres objets et à la compression dans des espaces confinés.

Le robot qu’ils ont mis au point est entièrement composé de polymères, des matériaux constitués de longues chaînes de molécules liées entre elles. Il ne pèse que 185 milligrammes et combine un « muscle » souple actionné électriquement avec des ailes flexibles en forme de cône.

« Le “muscle” des ailes est constitué d’un film mince de polymère ferroélectrique relaxeur », explique Yuan Zhu, chercheur postdoctoral à l’UCLA et premier auteur de l’article. « L’expansion du matériau induite par le champ électrique, phénomène technique appelé électrostriction, est à la fois importante et réversible. Nous pouvons exploiter le mouvement de ce film pour produire des battements d’ailes puissants et très rapides. »

« Le muscle à base de polymères se plie rapidement pour faire battre les ailes directement, éliminant ainsi le besoin d’une transmission mécanique séparée », explique Hanxiang Wu, chercheur postdoctoral à l’UCLA et co-premier auteur de l’article.

« La géométrie aérodynamiquement asymétrique et les déformations partielles des ailes à chaque battement permettent de générer une portance ascendante, tandis que leur flexibilité leur permet également de se déformer en cas de contact. Les matériaux utilisés pour les ailes ne sont pas sujets au plissement, ce qui les rend résistantes aux impacts. »

Les chercheurs ont créé un premier prototype de leur robot inspiré des insectes, alimenté électriquement par des câbles externes. Ils ont ensuite réalisé une série de tests, évaluant sa capacité à décoller sans assistance, à résister à la compression sous de lourdes charges et à reprendre son vol après des collisions, tout en mesurant sa vitesse ascensionnelle moyenne.

Les chercheurs ont démontré que le robot pouvait générer une portance équivalente à trois fois son propre poids, décoller sans assistance et s’élever à une vitesse moyenne de 40 cm par seconde. De plus, le robot pouvait reprendre son vol après avoir été heurté par une tapette à mouches ou écrasé sous des charges environ 11 000 fois supérieures à son propre poids.

Crédit : Science Robotics (2026). DOI : 10.1126/scirobotics.aed8148

Prochaines étapes pour améliorer et tester le robot

Lors des premiers essais, ce nouveau robot inspiré des insectes s’est révélé extrêmement résistant, malgré sa conception relativement simple. Cette résistance, conjuguée à sa flexibilité et à ses capacités de vol, pourrait en faire une plateforme prometteuse pour diverses applications concrètes.

À l’avenir, une version améliorée du robot, dotée de sa propre source d’énergie embarquée, de composants de contrôle de vol et de capteurs, pourrait être utilisée pour surveiller les environnements naturels, rechercher des survivants de catastrophes dans des espaces confinés et inspecter des zones dangereuses. Sa capacité à reprendre son vol après des collisions pourrait s’avérer particulièrement avantageuse pour mener à bien des missions dans des zones inaccessibles à l’homme, où les opérateurs seraient incapables de le récupérer.

« Notre robot a généré une portance jusqu’à trois fois supérieure à son propre poids et pouvait voler à nouveau après avoir été heurté ou aplati », a déclaré Wenzhong Yan, co-auteur principal de l’article.

« Pour moi, cela illustre l’« intelligence mécanique » : des réponses utiles intégrées aux matériaux et à la structure, comme l’adaptation passive de la morphologie des ailes pour générer de la portance et la déformation lors d’un contact, suivie d’une reprise. Cette approche pourrait aider de minuscules robots volants à résister aux interactions imprévisibles qu’ils rencontreraient hors du laboratoire. »

Yuan Zhu, co-premier auteur de l’étude, présente le procédé de fixation directe d’une aile conique à l’actionneur du robot volant, sans transmission. Crédit : UC Davis.

Cette étude récente contribue aux efforts déployés pour développer des robots volants plus robustes destinés à des applications concrètes. Pei, Yan et leurs collègues prévoient désormais de poursuivre l’élargissement et l’amélioration des capacités de leur robot.

Les prochaines priorités des auteurs seront l’amélioration du contrôle de vol, notamment les virages et l’atterrissage, ainsi que l’augmentation de la capacité d’emport. Ils souhaitent également développer un robot autonome doté d’une alimentation électrique, d’une électronique de commande et de capteurs embarqués.

À plus long terme, ils souhaitent tester leur robot pour des applications spécifiques telles que la surveillance environnementale, la pollinisation agricole et la recherche et le sauvetage. Cela nécessitera des développements supplémentaires, même si la robustesse du robot pourrait constituer une étape essentielle vers son fonctionnement fiable en conditions réelles.

https://engineering.ucdavis.edu/news/built-take-hit-tiny-flying-robot-step-closer-flight-beyond-lab