Un robot ressemblant à une fée vole grâce à la force du vent et de la lumière

Le développement des polymères sensibles aux stimuli a ouvert une multitude de possibilités liées aux matériaux pour la prochaine génération de robots à corps mou, de petite taille et contrôlés sans fil. Depuis quelque temps déjà, les ingénieurs savent comment utiliser ces matériaux pour fabriquer de petits robots capables de marcher, nager et sauter. Jusqu'à présent, personne n'a réussi à les faire voler.

Les chercheurs du groupe "Robots légers" de l'université de Tampere étudient actuellement comment faire voler des matériaux intelligents. Hao Zeng, chercheur de l'Académie et chef de groupe, et Jianfeng Yang, chercheur doctoral, ont mis au point un nouveau concept pour leur projet appelé FAIRY - Flying Aero-robots based on Light Responsive Materials Assembly. Ils ont mis au point un robot à assemblage de polymères qui vole grâce au vent et est contrôlé par la lumière.

"Supérieure à ses homologues naturels, cette graine artificielle est équipée d'un actionneur souple. L'actionneur est constitué d'un élastomère à cristaux liquides sensible à la lumière, qui induit des actions d'ouverture ou de fermeture des poils par excitation de la lumière visible", explique Hao Zeng.

La fée artificielle est contrôlée par la lumière

La fée artificielle mise au point par Zeng et Yang présente plusieurs caractéristiques biomimétiques. Grâce à sa structure très poreuse (0,95) et légère (1,2 mg), elle peut facilement flotter dans l'air sous l'effet du vent. De plus, la génération d'un anneau tourbillonnaire séparé et stable permet un déplacement assisté par le vent sur de longues distances.

"La fée peut être alimentée et contrôlée par une source de lumière, telle qu'un faisceau laser ou une LED", précise M. Zeng.

Cela signifie que la lumière peut être utilisée pour modifier la forme de la minuscule structure ressemblant à une graine de pissenlit. La fée peut s'adapter manuellement à la direction et à la force du vent en modifiant sa forme. Un faisceau lumineux peut également être utilisé pour contrôler les actions de décollage et d'atterrissage de l'assemblage polymère.

Possibilités d'application dans l'agriculture

Ensuite, les chercheurs s'attacheront à améliorer la sensibilité des matériaux pour permettre le fonctionnement du dispositif à la lumière du soleil. En outre, ils augmenteront l'échelle de la structure afin qu'elle puisse transporter des dispositifs micro-électroniques tels que des GPS et des capteurs, ainsi que des composés biochimiques.

Selon M. Zeng, il existe un potentiel pour des applications encore plus importantes.

"Cela ressemble à de la science-fiction, mais les expériences de preuve de concept incluses dans notre recherche montrent que le robot que nous avons développé constitue une étape importante vers des applications réalistes adaptées à la pollinisation artificielle", révèle-t-il.

À l'avenir, des millions de graines de pissenlit artificielles portant du pollen pourraient être dispersées librement par les vents naturels, puis dirigées par la lumière vers des zones spécifiques où se trouvent des arbres en attente de pollinisation.

"Cela aurait un impact énorme sur l'agriculture au niveau mondial, car la perte des pollinisateurs due au réchauffement climatique est devenue une menace sérieuse pour la biodiversité et la production alimentaire", explique M. Zeng.

Des défis à relever

Toutefois, de nombreux problèmes doivent d'abord être résolus. Par exemple, comment contrôler le point d'atterrissage de manière précise, et comment réutiliser les dispositifs et les rendre biodégradables ? Ces questions nécessitent une collaboration étroite avec les spécialistes des matériaux et les personnes travaillant sur la microrobotique.

Le projet FAIRY a débuté en septembre 2021 et durera jusqu'en août 2026. Il est financé par l'Académie de Finlande. Le robot volant fait l'objet de recherches en coopération avec le Dr Wenqi Hu de l'Institut Max Planck pour les systèmes intelligents (Allemagne) et le Dr Hang Zhang de l'Université Aalto.