Robo-fish est alimenté par un fluide de batterie semblable à du sang

Robo-fish a été créé par une équipe d’ingénieurs du laboratoire de robotique organique de Cornell. Robo-fish est un poisson-lion robotique à corps souple. Il est alimenté par du sang électrique, qui sert non seulement de source d’énergie. Aussi, il agit également de manière hydraulique pour créer une propulsion. Cette approche bio-inspirée répond à l’un des grands défis auxquels sont confrontés les petits robots : la masse contre la puissance.

Les batteries ajoutent un poids important aux robots, et ce poids a une incidence sur la portée, la maniabilité, la vitesse et la taille. Ainsi, si les ingénieurs peuvent stocker de l’énergie dans un composant qui sert également à une utilisation secondaire, alors, comme on dit, le problème est réduit de moitié.

Robo-fish a été conçu par James Pikul

Conçu par le coauteur de l’étude, James Pikul, ancien chercheur postdoctoral (aujourd’hui professeur adjoint à l’Université de Pennsylvanie), le Robo-fish mesure 40 cm de long et est fabriqué en silicium moulé.

À bord se trouvent deux pompes hydrauliques, chacune activée par des batteries de cellules à flux en zinc-iodure interconnectées. Une pompe déplace la queue en déplaçant le fluide d’un côté à l’autre de la queue ; tandis que l’autre pompe le fluide stocké dans les nageoires dorsales dans les nageoires pectorales correspondantes. A ce jour, Robo-fish nage à un rythme d’une minute et demie par minute ; mais le projet en est à ses débuts.

L’hydraulique dans les robots à corps mou n’est pas une idée nouvelle. Mais l’asservissement d’un fluide hydraulique avec le travail supplémentaire de fournir de l’énergie l’est. En utilisant le liquide (une solution électrolytique appelée sang de robot) comme énergie électrique et mécanique, la masse du robot en forme de poisson est considérablement réduite, ce qui augmente la charge énergétique relative. Ainsi, cela signifie que le robot est capable de nager de manière autonome pendant 36 heures avant de nécessiter une recharge.

« Dans la nature, nous voyons combien de temps les organismes peuvent fonctionner tout en effectuant des tâches sophistiquées » ; explique Rob Shepherd, professeur agrégé en génie mécanique et aérospatial. «Les robots ne peuvent pas réaliser des exploits similaires très longtemps. Notre approche bio-inspirée peut augmenter considérablement la densité énergétique du système tout en permettant aux robots logiciels de rester mobiles beaucoup plus longtemps.»

Un système vasculaire synthétique hybride

Le système vasculaire synthétique hybride batterie / hydraulique a été modélisé à partir de batteries à flux redox. Bien que cette forme de batterie ne soit pas particulièrement puissante comparée aux batteries lithium-ion. Elle présente l’avantage de pouvoir être entassée dans n’importe quel espace ou forme. Cette flexibilité peut être particulièrement utile lors de la conception de robots pour des tâches spécifiques ou pour la navigation dans des espaces inconfortables ; car les batteries traditionnelles peuvent indûment influencer les proportions physiques d’une conception, ce qui en limite la portée.

« Nous voulons prendre autant de composants dans un robot et les transformer en système énergétique » ; a déclaré Shepherd. « Si votre robot contient déjà des liquides hydrauliques, vous pouvez puiser dans de grandes réserves d’énergie et donner aux robots une plus grande liberté pour fonctionner de manière autonome. »

Des développements tels que celui-ci marquent un nouveau pas en avant vers de meilleurs robots aquatiques autonomes et plus efficaces. Le potentiel d’exploration marine, d’inspection de pipelines, de câbles sous-marins, etc., est énorme. En ce qui concerne les robots souples, ceux-ci pourraient jouer un rôle important dans des environnements délicats, tels que les récifs coralliens, où le déploiement d’un robot robuste pourrait s’avérer trop risqué.