La quête de l'autonomie pour les robots volants de la taille d'un insecte se heurte depuis toujours à un obstacle de taille : l'énergie. Les modèles actuels, souvent calqués sur le vol des abeilles ou des mouches, reposent sur un battement d'ailes constant, une méthode extrêmement gourmande en puissance.
Ce besoin énergétique impose des batteries lourdes, clouant bien souvent ces machines au sol ou les reliant à une source d'alimentation externe. Des chercheurs de Princeton ont cherché une nouvelle inspiration et développé des ailes de robots inspirées par la sauterelle américaine afin de résoudre le problème de la consommation d'énergie.
Pourquoi se tourner vers la sauterelle ?
Contrairement aux insectes qui misent tout sur le battement, la sauterelle possède une stratégie de vol hybride. Elle combine des phases de propulsion active avec de longues périodes de vol plané, un mode de déplacement particulièrement économe. C'est cette capacité à « couper le moteur » en plein air qui a attiré l'attention d'une équipe d'ingénieurs de l'Université de Princeton.
Parmi les insectes planeurs, qui incluent aussi les libellules et les papillons, la sauterelle américaine (Schistocerca americana) se distingue par un atout majeur : ses ailes arrière peuvent se replier de manière nette, comme un accordéon. Cette particularité unique lui confère une meilleure mobilité au sol et réduit la résistance de l'air lors de la phase de saut qui précède l'envol.
De l'insecte au prototype : une ingénierie inversée
Pour percer les secrets de ce vol efficace, les chercheurs ont collaboré avec des entomologistes de l'Université de l'Illinois Urbana-Champaign.
Ils ont d'abord réalisé des scans CT à haute résolution des ailes arrière de l'insecte pour en capturer la géométrie complexe et comprendre le rôle de chaque détail morphologique.
L'équipe a ensuite utilisé ces données pour imprimer en 3D une série d'ailes modèles. En isolant des caractéristiques spécifiques comme la courbure, la forme ou la fameuse ondulation de la surface, les ingénieurs ont pu tester chaque paramètre indépendamment.
Les prototypes ont été évalués dans un canal d'eau pour analyser la dynamique des fluides, puis montés sur de petits planeurs et lancés à travers le laboratoire de robotique de Princeton.
Des résultats prometteurs et une surprenante découverte
Les expériences, suivies par un système de capture de mouvement de pointe, ont validé l'approche : les performances des meilleurs planeurs artificiels se sont avérées comparables à celles des sauterelles vivantes.
Cette avancée ouvre la voie à des micro-robots capables d'alterner entre des phases de vol énergivores et des phases de planeur pour conserver leur batterie.
L'étude a cependant révélé une subtilité inattendue. Alors que les ailes naturelles de la sauterelle sont ondulées, ou "corruguées", pour permettre leur pliage, les tests ont montré que les ailes modèles lisses offraient un vol plané plus efficace et plus stable.
Cette découverte suggère que l'ondulation serait un compromis évolutif, privilégiant la capacité de repli au détriment d'une aérodynamique parfaite.
Le prochain défi pour l'équipe est de concevoir un mécanisme de déploiement automatique des ailes qui n'ajoute ni poids ni complexité excessifs. Réussir à combiner l'efficacité du vol plané avec la capacité de sauter et de ramper pourrait donner naissance à une nouvelle génération de robots agiles et endurants, capables de franchir des obstacles bien plus grands qu'eux.
