- Les tortues marines ont des chances de survie incroyablement faibles à la naissance.
- Des roboticiens de l’Université de Notre Dame ont développé des tortues de mer robotisées qui, selon eux, pourraient être utilisées pour aider les vraies tortues et faire progresser d’autres domaines de la robotique.
- « Etudier les animaux pour inspirer la conception de robots est en effet une pratique courante dans le domaine de la robotique », a déclaré Yasemin Ozkan-Aydin, roboticienne à Notre-Dame.
Les premiers jours de la vie des tortues marines sont souvent pénibles.
Les nouveau-nés sont confrontés à une gamme de prédateurs tels que des crabes, des oiseaux et des poissons, ainsi qu’à des habitats de plage en érosion menacés par changement climatique et la dégradation de l’environnement. En fait, on estime que seulement un bébé tortue de mer sur plus de 1 000 arriver à l’âge adulte.
Pourtant, des chercheurs de l’Université de Notre Dame aux États-Unis ont mis au point des tortues robots qui, espèrent-ils, pourront un jour être utilisées pour guider les bébés tortues de mer vers l’océan, renforçant ainsi la les chances des espèces menacées de survie. De plus, selon les experts, la création de robots capables d’imiter la démarche unique des tortues pourrait faire progresser d’autres domaines de la robotique allant de l’exploration spatiale aux efforts de recherche et de sauvetage.
Dans les questions-réponses suivantes, Yasemin Ozkan-Aydin, professeur adjoint de génie électrique à Notre-Dame, donne un aperçu du projet et explique pourquoi la construction de robots-tortues est un exploit particulièrement intéressant pour les roboticiens.
Pourquoi les tortues marines intéressent-elles les experts en robotique ?
« La locomotion des tortues marines est unique en raison de leur capacité à s’adapter à différents terrains (sous-marin, sable) tout en dépensant un minimum d’énergie. Cette polyvalence est due à la forme unique de leur corps, à la morphologie de leurs palmes et à leurs modèles de démarche variés.
« Imiter cette adaptabilité nécessite une compréhension complexe de la façon dont la morphologie, la flexibilité et la démarche interagissent avec les environnements et comment les animaux adaptent leurs stratégies de locomotion en conséquence. Ces connaissances sont d’un grand intérêt pour les experts en robotique qui cherchent à améliorer les performances, l’adaptabilité et la robustesse de leurs robots en locomotion.
Comment les robots tortues marines ont-ils été conçus et construits ?
« Notre robot pour tortues marines n’est pas conçu sur la base d’une seule espèce mais est un amalgame de plusieurs espèces de tortues marines. Nous avons étudié les schémas de locomotion de différentes espèces, notamment la tortue caouanne (Caretta caretta) et la tortue luth (Dermochelys coriacea), et avons intégré les aspects les plus efficaces dans notre modèle pour maximiser l’adaptabilité et la polyvalence du robot. La taille et la structure du robot sont modélisées sur la base des dimensions des nouveau-nés de tortues marines.
« Les éléments clés de notre robot sont un châssis de forme ovale, quatre batteurs actionnés indépendamment par des servomoteurs, une unité de commande embarquée basée sur Arduino, un capteur IMU et une batterie. Le cadre du corps et les connecteurs des batteurs sont imprimés en 3D à l’aide d’un matériau Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS). Les palmes en silicone, conçues pour imiter la flexibilité et la rigidité des palmes des tortues de mer, sont moulées à partir de matériaux en silicone DragonSkin 20. »
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À quels défis votre équipe a-t-elle été confrontée lors de la construction des robots tortues ?
« Compte tenu de notre intérêt particulier pour la locomotion sur sable, nous avons rencontré un défi notable lors du choix initial des actionneurs. Ces actionneurs ne fonctionnaient pas bien dans le sable, rencontrant souvent des problèmes tels que du sable coincé dans leurs engrenages et une susceptibilité à la casse.
« De plus, le processus de sélection du matériau et de la forme optimaux pour les palmes a nécessité des efforts et une exploration dédiés. »
Comment la construction de robots tortues marines peut-elle faire progresser le domaine de la robotique ?
« Les tortues marines robotisées peuvent être utilisées dans un large éventail de secteurs :
« Opérations de recherche et de sauvetage : l’adaptabilité du robot à divers terrains le rend bien adapté aux missions de recherche et de sauvetage, en particulier dans des environnements difficiles tels que les zones sinistrées et les environnements côtiers.
« Surveillance environnementale : équipés des bons capteurs, ces robots pourraient être utilisés pour la collecte de données environnementales, aidant ainsi à surveiller le changement climatique, les niveaux de pollution et d’autres paramètres environnementaux.
« Maintenance des infrastructures : la capacité du robot à naviguer sur des terrains variés pourrait être appliquée aux tâches d’inspection et de maintenance des infrastructures, telles que l’inspection des pipelines ou la surveillance des lignes électriques.
« Exploration spatiale : les principes de locomotion appris des tortues marines pourraient éclairer la conception de rovers extraterrestres, améliorant ainsi leur capacité à traverser des terrains planétaires accidentés et imprévisibles.
« Éducation : ce projet présente également un outil éducatif pratique et attrayant, inspirant la prochaine génération de scientifiques et d’ingénieurs en mettant en valeur la puissance de la conception bio-inspirée. »
Comment les robots tortues marines peuvent-ils être utilisés pour aider de vraies tortues marines ?
« Les tortues marines robotisées nous aident à aborder plusieurs aspects du comportement et de la conservation des tortues marines. Comprendre comment les tortues marines adaptent leur locomotion à divers environnements peut éclairer les stratégies de protection. Par exemple, il peut guider la conception d’aménagements en bord de mer adaptés aux habitudes de navigation et de nidification des tortues marines.
« De plus, nos robots ressemblant à des tortues, pilotés par des données biologiques et partageant la morphologie de la tortue marine, permettent aux chercheurs d’explorer les impacts et les avantages de caractéristiques spécifiques de la tortue sans impliquer d’animaux vivants. Une autre application prometteuse consiste à utiliser ces robots pour guider en toute sécurité les nouveau-nés de tortues marines de leurs nids vers l’océan, minimisant ainsi les risques auxquels ils sont confrontés pendant cette période critique.
Est-il courant que des experts en robotique étudient et imitent les mouvements des animaux ?
« Étudier les animaux pour inspirer la conception de robots est en effet une pratique courante dans le domaine de la robotique.
« Il existe un domaine de recherche multidisciplinaire appelé « robotique bioinspirée » dans lequel les chercheurs s’inspirent des conceptions, des mécanismes et des fonctions de la nature pour développer des systèmes robotiques innovants.
