Milieu aquatique : des robots pour surveiller l'état des océans

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GRACE : Un robot-poisson pour détecter et analyser
la pollution aquatique ?

Certaines rivières américaines pourraient à l’avenir recevoir la visite de Grace. Ce robot-poisson autonome peut nager activement mais sait aussi planer comme un glider, ce qui lui assure une très grande autonomie.

Voilà plusieurs années que Xiaobo Tan, avec l’aide d’une équipe d’ingénieurs de l’université américaine du Michigan (MSU), conçoit des robots destinés à l’étude des pollutions au sein des lacs et des rivières. Point notable, ses dernières créations ont toutes été inspirées par un animal évoluant dans ces milieux : le poisson. Elles sont donc propulsées par une nageoire caudale artificielle qui oscille régulièrement. Grâce à cette caractéristique, ces robots sont rapides et surtout manœuvrables.

Ce mode de locomotion possède cependant un inconvénient majeur : il est énergivore. Les batteries doivent constamment alimenter des moteurs, et se vident en seulement quelques heures. Une solution inspirée par la technologie des gliders a cependant été imaginée. Ainsi, les membres du Smart Microsystems Lab viennent de créer un robot-poisson pouvant analyser son environnement de manière autonome durant des jours entiers.

Cette avancée repose sur l’ajout d’un nouveau mode de locomotion au robot : le vol plané. Lorsqu'il doit descendre, une petite pompe se charge de remplir un ballast jusqu’à ce que la flottabilité de ce poisson artificiel soit négative. Une fois le mouvement de descente amorcé, deux petites ailes se chargent de lui fournir une portance, ce qui lui permet de planer. Pour remonter, il suffit à la pompe de vider le ballast. L’engin robotisé possède en plus une propriété que n’ont pas les gliders océanographiques : sa batterie est montée sur un rail. Elle peut donc se déplacer pour faciliter ses mouvements.

Ce système est avantageux d’un point de vue énergétique, mais il possède lui aussi ses limitations. Le robot-poisson se déplace lentement lorsqu’il plane, tout en étant moins manœuvrable. Ce mode de locomotion est donc adapté aux eaux profondes ou dépourvues de courant. Afin de pouvoir évoluer dans d’autres circonstances, Grace (l’abréviation de Gliding Robot ACE) a également reçu la traditionnelle nageoire caudale. Ainsi, ce robot peut aussi nager dans des eaux peu profondes ou soumises à des courants. Il s’adapte donc à son environnement.

Des tests grandeur nature plus que concluants ont été menés dans la rivière Kalamazoo (Michigan). L’engin a en effet pu se déplacer sans rencontrer de problème, tout en fournissant de précieuses informations en direct, grâce à ses capteurs embarqués, sur les conséquences d’une pollution aux hydrocarbures survenue en 2010. Les hydrobiologistes n’ont donc plus à jalouser les gliders de leurs homologues océanographes, qui sont d’ailleurs dix fois plus grands et plus lourds que Grace.

Le robot-poisson Grace est notamment équipé d'un GPS qui lui permet de naviguer sur de longues distances. G.L. Kohuth

Le robot-poisson Grace, ressemblant à un avion mais inspiré des poissons et des gliders, pratique deux modes de locomotion selon son environnement. Smart Microsystems Lab

Premier prototype du robot-poisson "Grace", dans la rivière Kalamazoo, dans le Michigan, à proximité du site pollué par des hydrocarbures en. Le robot transmet automatiquement les données relevées par son capteur ainsi que ses coordonnées via son GPS intégré. ]

FUTURA SCIENCES 23/1/2013

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Après plus d'un an de navigation, Papa Mau, un robot conçu par la société américaine Liquid Robotics, vient de boucler un périple océanique de 16.668 km entre la Californie et l’Australie. Un record de distance pour ce type d’engin mû uniquement par l’énergie des vagues.

Il s’agit d’un «glider», un planeur aquatique. Il est constitué d’un flotteur relié via un «cordon ombilical» d’environ 6m de long à une partie tractrice sous-marine. Cette dernière est équipée d’une série de volets orientables. Quand le flotteur monte sur une vague, il entraîne avec lui le «tracteur» dont les volets sont orientés vers le haut. Résultat, le tracteur ne monte pas à la verticale mais tire l’embarcation vers l’avant. Ensuite, le flotteur descend la vague, les volets du tracteur s’orientent alors vers le bas tirant l’ensemble vers l’avant.

Vague après vague, le glider avance lentement sans nécessiter la moindre énergie. Seuls ses instruments embarqués pour des mesures océanographiques (salinité, température etc...) et ses moyens de communication sont alimentés en électricité par un jeu de panneaux solaires et de batteries installés sur le flotteur. L’intérêt de ces engins est qu’ils peuvent effectuer de très longues missions de surveillance et/ou de mesures sans être ravitaillés.

Infographie sciences et avenir


SCIENCES ET AVENIR 1/2/2013