Pourquoi les vers robotiques pourraient un jour s’enfouir sous vos pieds

Bien que les caractéristiques spécifiques varient selon les espèces, de nombreux vers de terre sont d’excellents fouisseurs, Et il peut se plier facilement.

« Ils sont très flexibles et se déplacent dans des espaces difficiles d’accès », commente Elsa Arrázola-Vásquez, qui étudie la gestion des sols à l’Université suédoise des sciences agricoles.

En d’autres termes, les vers de terre peuvent faire des choses que beaucoup de machines ne peuvent toujours pas faire.

Les progrès dans la duplication de ces fonctions ont été progressivement automatisés. Il y a eu des innovations dans Imitation de vers de terre (soies), qui aident les vers à s’ancrer. De plus, il y a eu des progrès dans la transmission du fluide dans leurs segments qui, entre autres fonctions, les aide à se déplacer.

Capturer le mouvement caractéristique d’un ver de terre est la dernière avancée.

Dans le groupe Soft Robotics de l’Institut italien de technologie (IIT), des chercheurs Développer un robot qui se gonfle essentiellement sur les côtés tout en s’étendant et en se contractant en longueur.

Cette conception est nouvelle, selon Reddy Das, ingénieur en mécanique à l’IIT, car elle utilise une pression positive et négative pour générer une force dirigée vers l’extérieur et le long du ver robotique.

L’innovation signifie que sa création représente plus fidèlement le mouvement des muscles d’un ver de terre et permet des mouvements plus variés.

Son robot ressemblant à un ver de terre a à peu près la longueur et le poids d’un haltère léger. Il est rempli d’un gel qui permet aux chercheurs de mieux se rapprocher des mouvements radiaux du ver de terre par rapport à d’autres types de liquides. Et bien qu’il ne soit pas aussi rapide sur une surface plane que certains modèles précédents, il est capable de se déplacer plus profondément dans un sol artificiel.

La personne qui sait à quel point il est difficile de construire un robot de type ver de terre capable de creuser est Yasemin Özkan Aydın, ingénieur électricien à l’Université de Notre Dame aux États-Unis.

Elle dit que l’innovation du groupe IIT est « extrêmement importante » dans le monde de la robotique, puisque chaque partie d’un robot ver de terre a la capacité de se développer dans deux directions. Cela lui permet de créer un mouvement de type ver de terre, qui ressemble à une vague de contraction et d’expansion se déplaçant le long de son corps.

Comme d’autres projets de son laboratoire à l’IIT, celui-ci est vraiment inspiré par la biologie, explique Barbara Mazoulay, biologiste devenue robotique. Cela signifie que le développement du prototype nécessite une compréhension de base de la biologie des vers de terre, plutôt que de simplement imiter à quoi il ressemble.

Et ces principes biologiques devaient apporter des fonctionnalités utiles au robot. Dans le cas des robots vers de terre inspirés de la vie biologique, un aspect bénéfique de la réplication est la structure souple mais robuste du ver de terre.

La principale différence reste la taille. Avec 4 cm de diamètre et 45 cm de longueur, le robot IIT est beaucoup plus grand qu’un véritable ver de terre. Les robots vers de terre ont généralement des pompes ou d’autres systèmes de locomotion qui ajoutent à leur taille. Cela limite ses applications potentielles en endoscopie (l’utilisation de tubes pour examiner les organes internes).

Cependant, ce robot n’est pas dimensionné Robot tunnel tout-terrain Créé par la multinationale GE, c’est l’un des rares robots vers de terre développés pour des applications commerciales à court terme.

Il s’agit d’un robot autopropulsé, hautement flexible et hautement orientable, selon Deepak Trivedi, ingénieur en mécanique chez GE Research.

« Si vous regardez les éléments constitutifs de ces robots, ce sont des muscles artificiels pneumatiques, qui sont essentiellement en caoutchouc avec un réseau de fibres intelligemment conçu autour d’eux », explique Trivedi.

Cette ligne de recherche a été inspirée par un appel à solutions de tunnelage tactique de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) aux États-Unis.

« Les vers de terre peuvent faire ce tunnel de manière très furtive », note Trivedi. Bien que ce programme Darpa soit maintenant terminé, GE continue de travailler avec le département américain de la Défense sur des cas d’utilisation spécifiques de tunnel et de navigation.

Ils recherchent également des clients commerciaux. Leur robot, d’environ 10 cm de diamètre, est inhabituel dans sa capacité à créer ses propres tunnels et a été testé dans des sols réels de différents types.

Les chercheurs de GE pensent qu’il serait utile d’installer des infrastructures souterraines de services publics, d’une manière moins dommageable pour l’environnement que certains forages conventionnels. Ils visent également un moindre coût.

« Nous y voyons une réelle opportunité commerciale », déclare John Lizzie, président de la robotique et des systèmes autonomes chez GE Research. On pense que les domaines clés incluent l’Internet par fibre, l’énergie électrique et l’infrastructure de recharge des véhicules électriques.

Cependant, GE est limité dans ce qu’il peut publier et divulguer publiquement sur cette recherche, en raison du financement militaire. Bien sûr, tous les roboticiens ne souhaitent pas travailler sur des applications militaires.

En dehors de cela, des robots ressemblant à des vers de terre peuvent également être utilisés dans des domaines tels que l’exploitation minière, la détection agricole et le forage planétaire.

La recherche et le sauvetage peuvent être une utilisation particulièrement importante. Le professeur Özkan Aydın parle des récents tremblements de terre qui ont dévasté la Turquie, son pays d’origine. Un petit robot clignotant avec une caméra attachée pourrait être utile là-bas pour déterminer où concentrer les efforts de sauvetage, sans déranger la Terre.

Mais beaucoup de recherches devront être faites avant. Certaines caractéristiques de base de la biologie du ver de terre – comme le mucus qu’il sécrète pour lubrifier son passage dans le sol et s’empêcher de se dessécher – sont difficiles à intégrer dans un robot.

« Puisqu’il s’agit d’un système naturel et qu’il se développe depuis de nombreuses années, il est très difficile à reproduire », admet Das de l’IIT.

Ainsi, personne ne confondra l’un de ces robots avec un ver de terre vivant. Et certaines personnes étaient trop optimistes quant aux systèmes inspirés de la biologie dans le passé.

Kellar Autumn, biologiste au Lewis and Clark College aux États-Unis, admet : « Je suis un peu déçu que davantage de technologies de muscles artificiels n’aient pas réussi à traverser la vallée de la mort de la recherche et du développement.

Comme son travail sur les adhésifs inspirés du gecko, il pense que les muscles artificiels suivent la « règle 10/10 pour l’innovation » – 10 ans pour découvrir, encore 10 ans pour arriver sur le marché.

Si ces robots inspirés des vers de terre finissent par arriver sur le marché, ils pourraient un jour creuser un tunnel bien en dessous de nos pieds, aidant à fournir l’équipement qui permet à nos sociétés de fonctionner.