Ce robot-poisson peut nager pendant 37 heures avec du liquide de batterie en guise de sang

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Un nouveau robot-poisson/ rascasses peut nager grâce à un système circulatoire synthétique, qui pompe le sang artificiel fait de liquide de batterie, vers ses différents composants et moteurs.

En général, les robots sont équipés d’éléments à fonction unique, comme une batterie pour stocker l’énergie ou des engrenages pour transmettre l’énergie d’un composant à un autre. Les animaux, en revanche, sont composés d’organes multifonctionnels, comme les branchies par exemple, qui permettent l’échange de gaz sous l’eau, maintiennent la pression des fluides corporels, régulent l’équilibre acido-basique et évacuent les déchets.

Le problème avec les éléments à fonction unique est qu’ils augmentent la taille et l’encombrement d’un robot, ce qui contribue à son tour à un manque de dextérité, de flexibilité et d’autonomie. Une nouvelle recherche publiée cette semaine décrit un projet novateur visant à rendre les robots plus « animal » en les dotant de composants à double usage. Dans ce cas, des chercheurs de l’université Cornell et de l’université de Pennsylvanie (Etats-Unis) ont mis au point un poisson-robotique souple dont le système circulatoire unique fournit à la fois sa puissance et son mode de propulsion.

Utilisant son sang synthétique comme fluide hydraulique, le poisson-robot mou a pu déplacer ses nageoires pectorales et nager à contre-courant dans l’eau. En même temps, le  » sang  » (une solution électrolytique) emmagasinait l’énergie nécessaire à l’alimentation des poissons. À l’avenir, ce poisson-robotique pourrait inspirer les chercheurs à créer des robots dotés d’une plus grande autonomie physique et d’une meilleure efficacité de stockage de l’énergie.

A partir de l’étude : le robot poisson alimenté par un RFB d’iodure de zinc multifonctionnel. (a) Rendu du robot avec le catholyte liquide dans la nageoire caudale (rouge) et les nageoires dorsales et pectorales (jaune).  (b) Schéma du RFB à l’iodure de zinc. (c) Le robot assemblé nageant sous l’eau via l’actionnement des ailettes de queue. (Cameron A. Aubin et col./ Nature)

James Pikul, coauteur de l’étude et chercheur au département de génie mécanique et de mécanique appliquée à l’université de Pennsylvanie, a déclaré que son équipe en a eu l’idée en essayant de trouver de nouvelles façons de rendre les robots plus autonomes.

Selon les chercheurs, rien de tel n’avait jamais été fait auparavant. C’est la première expérience à combiner la transmission de force hydraulique, l’actionnement et le stockage d’énergie dans un seul système multifonctionnel. C’est aussi la première fois à montrer comment une batterie à fluide (en particulier une batterie à flux redox, qui stocke l’énergie dans une solution d’électrolyte liquide) peut améliorer les performances d’un robot, même si elle est moins efficace qu’une batterie solide. Les batteries liquides ont déjà été utilisées, comme les batteries à grande échelle connectées aux réseaux électriques, et les fluides hydrauliques ont déjà été utilisés pour propulser des robots. Mais c’est la première fois qu’un liquide est utilisé pour remplir les deux fonctions dans un seul robot.

Selon M. Pikul, le nouveau système est semblable au système vasculaire d’un animal en ce sens qu’il consiste en un fluide qui emmagasine les produits chimiques et qui est pompé dans tout le corps.

Dans notre système vasculaire synthétique, le fluide emmagasine l’énergie chimique que nous pouvons utiliser pour alimenter le robot. Lorsque le liquide est pompé à travers le robot poisson, le liquide en mouvement le fait aussi bouger. Le système vasculaire est donc multifonctionnel. Ce sont ces multiples fonctions qui permettent au robot de maintenir sa dextérité tout en ayant une longue durée de fonctionnement.

Lors des essais, le poisson-robotique a pu nager pendant de longues durées, avec des périodes maximales dépassant les 36 heures. Nageant à contre-courant, le poisson a pu se déplacer à un rythme de 1,5 longueur de corps par minute. Comparé à un robot de conception similaire, mais sans le sang synthétique, le robot poisson a fonctionné environ 8 fois plus longtemps, et sans avoir à sacrifier sa dextérité.

A l’avenir, les chercheurs aimeraient utiliser le sang synthétique pour accroître la puissance des robots et des machines qui nécessitent des fluides, notamment les véhicules électriques, les avions et autres robots souples.

L’étude publiée dans Nature : Electrolytic vascular systems for energy-dense robots et présentée dans cette même revue : Robo-fish powered by battery ‘blood’.