Un insecte robotique prend son envol

Une mouche robotique grandeur nature a pris son envol à l'Université de Harvard. Pesant seulement 60 milligrammes, avec une envergure de trois centimètres, les mouvements du minuscule robot sont calqués sur ceux d'une vraie mouche. Alors que beaucoup de travail reste à faire sur l'insecte mécanique, les chercheurs disent que de telles petites machines volantes pourraient un jour être utilisées comme espions, ou pour détecter des produits chimiques nocifs.

Premier vol: Ce petit robot ne pèse que 60 milligrammes et a une envergure de trois centimètres. C'est le premier robot à décoller qui est modélisé sur une mouche et construit à si petite échelle.

La nature fait les meilleurs aviateurs du monde, dit Robert Bois , chef du projet de vol robotique de Harvard et professeur à l'école d'ingénierie et de sciences appliquées de l'université.

La Defense Advanced Research Projects Agency des États-Unis finance les recherches de Wood dans l'espoir qu'elles conduiront à des robots de surveillance furtifs pour le champ de bataille et les environnements urbains. La petite taille du robot et son apparence semblable à une mouche sont essentielles pour de telles missions. Vous ne remarquerez probablement pas de mouche dans la pièce, mais vous remarquerez certainement un faucon, dit Wood.

Recréer les mouvements efficaces d'une mouche dans un robot à peu près de la taille d'un véritable insecte était cependant difficile, car les processus de fabrication existants ne pouvaient pas être utilisés pour fabriquer les pièces robustes et légères requises. Les moteurs, roulements et articulations généralement utilisés pour les robots à grande échelle ne fonctionneraient pas pour quelque chose de la taille d'une mouche. Le simple fait de réduire les techniques existantes à grande échelle n'atteindra pas les performances dont nous avons besoin, dit Wood.

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• Regardez la mouche s'envoler.

• Voir l'aile se déplacer au ralenti.

Certaines pièces de très petite taille peuvent être réalisées grâce aux procédés de création de microsystèmes électromécaniques. Mais de tels processus nécessitent beaucoup de temps et d'argent. Wood et ses collègues de l'Université de Californie à Berkeley avaient besoin d'un processus de fabrication rapide et bon marché afin de pouvoir facilement produire différentes itérations de leurs conceptions.

Finalement, l'équipe a développé son propre processus de fabrication. À l'aide du micro-usinage laser, les chercheurs ont découpé de fines feuilles de fibre de carbone en motifs bidimensionnels d'une précision de quelques micromètres. Des feuilles de polymère sont découpées selon le même procédé. En disposant soigneusement les feuilles de fibre de carbone et de polymère, les chercheurs sont capables de créer des pièces fonctionnelles.

Par exemple, pour créer un joint de flexion, les chercheurs disposent deux minuscules morceaux de composite de carbone et laissent un espace entre les deux. Ils ajoutent ensuite une feuille de polymère perpendiculairement à travers les deux pièces de carbone, comme un plateau sur deux pieds courts. Deux nouveaux morceaux de fibre de carbone sont placés à chaque extrémité du polymère, en tant que couche supérieure finale. Une fois que toutes les pièces sont durcies ensemble, la pièce résultante ressemble à la lettre H : le centre est flexible mais les côtés sont rigides.

En assemblant de nombreuses petites pièces en carbone-polymère, les chercheurs sont capables de créer des pièces assez compliquées qui peuvent se plier et tourner avec précision selon les besoins. Pour fabriquer des pièces qui bougeront en réponse à des signaux électriques, les chercheurs incorporent des polymères électroactifs, qui changent de forme lorsqu'ils sont exposés à une tension. L'ensemble du processus de fabrication sera décrit dans un article paru dans une prochaine édition du Journal de conception mécanique .

Après plus de sept ans de travail à étudier la dynamique du vol et à améliorer diverses pièces, la mouche de Wood a finalement décollé ce printemps. Quand j'ai fait décoller la mouche, je sautais littéralement de haut en bas dans le laboratoire, dit-il.

D'autres chercheurs ont construit des robots qui imitent les insectes, mais c'est le premier robot à deux ailes construit à si petite échelle qui peut décoller en utilisant les mêmes mouvements qu'une vraie mouche. La dynamique d'un tel vol est très compliquée et a été étudiée pendant des années par des chercheurs tels que Ron craignant , ancien directeur de doctorat de Wood à l'Université de Californie à Berkeley. Fearing, qui construit ses propres insectes robotiques, dit qu'il a été très impressionné par le fait que l'insecte de Wood puisse voler : c'est certainement une percée majeure. Mais Fearing dit que c'est le premier de nombreux défis dans la construction d'une mouche pratique.

Pour le moment, la mouche de Wood est limitée par une attache qui la maintient en mouvement dans une direction droite et ascendante. Les chercheurs travaillent actuellement sur un contrôleur de vol afin que le robot puisse se déplacer dans différentes directions.

Les chercheurs travaillent également sur une source d'alimentation embarquée. (Pour le moment, la mouche robotique est alimentée en externe.) Wood dit qu'une batterie lithium-polymère réduite fournirait moins de cinq minutes de temps de vol.

De minuscules capteurs légers doivent également être intégrés. Des capteurs chimiques pourraient être utilisés, par exemple, pour détecter les substances toxiques dans les zones dangereuses afin que les personnes puissent entrer dans la zone avec l'équipement de sécurité approprié. Wood et ses collègues devront également développer des routines logicielles pour la mouche afin qu'elle puisse éviter les obstacles.

Pourtant, Wood est fier d'avoir atteint une étape importante du projet : le vol. C'est une chose assez importante, dit-il. Beaucoup de gens pensaient qu'il ne pourrait jamais décoller.

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