Un robot hybride imprimé en 3D et inspiré de la limace de mer

limace de mer

Des chercheurs de la CRWU ont mis au point un robot hybride qui associe muscles biologiques de limace de mer et carapace en polymère imprimée en 3D.

Une limace bio-inspirée

Décidément, le biomimétisme a le vent en poupe. Après les travaux de Stanford sur les drones mi-oiseaux, mi-insectes, la canopée du Musée Victora&Albert ou bien encore la raie miniature conçue à partir d’extraits de rat, d’or et de silicone, voici que des chercheurs s’inspirent d’un nouvel animal marin, la limace de mer. Sa particularité c’est qu’il s’agit d’un gastéropode, comme l’escargot, mais qui ne possède pas de coquilles pour se protéger. Pour tirer profit des avantages tout en comblant les failles de cet animal marin, les chercheurs de la Case Western Reserve University, université privée de Cleveland spécialisée dans la recherche médicale et l’ingénierie, ont mis au point une limace artificielle. Si son allure est tout droit inspirée de son modèle vivant, elle se distingue par sa nouvelle carapace transparente. Une protection imprimée en 3D.

Ils ont opté pour la limace de mer car elle est particulièrement robuste et souple et fait montre d’une résistance exceptionnelle aux changements de températures, de salinité ou bien encore de courants entre les profondeurs sous-marines et les milieux plus proches des côtes. Il leur fallait « un robot très docile qui puisse interagir avec son environnement »  explique Victoria Webster, thésarde à la CSRU, car « l’un des problèmes majeurs rencontrés par la robotique traditionnelle, et surtout à petite échelle, résulte dans la rigidité des actionneurs ou articulations« . Les muscles biologiques produisent leur propre énergie grâce aux nutriments présents dans leur environnement et sont plus souples que les actionneurs artificiels.

Cette créature à la fois vivante et artificielle a ainsi été conçue par Victoria Webster en collaboration avec Roger Quinn, professeur au laboratoire de robotique bio-inspirée de la CWRU ainsi que Hillel Chiel, biologiste spécialisé dans la limace californienne, Ozan Akkus, professeur de mécanique et d’ingénierie aérospatiale au laboratoire de Mécanobiologie du CWRU, Umut Gardan et ses étudiants du laboratoire de Biomanufacturing et de Microfabrication. La créature de 5 cm combine les caractéristiques d’une vraie limace et les matériaux artificiels de l’impression 3D.

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Véritable machine vivante

« Nous construisons une machine vivante qui n’est pas complètement biologique« . Ce laboratoire de l’Université développe de nombreux prototypes hybrides, de la chenille au homard en passant par le ver et le criquet… Il s’est notamment rendu célèbre pour avoir conçu un rover martien très original. Tumbleweed est rond et gonflable et devait permettre à la NASA d’explorer la planète rouge même sur des terrains très rocailleux.

Exit les moteurs lourds et énergivores, les scientifiques des Laboratoires ont trouvé la solution : s’inspirer du vivant, qui produit sa propre énergie. Pour la locomotion de l’engin, les chercheurs ont emprunté des muscles de limace de mer californienne, aussi appelée aplysia californica pour générer le mouvement du bio-robot, contrôlé grâce à des champs électro-magnétiques extérieurs. Exactement comme le faisait le MIT avec son biorobot origami ingestible. C’est grâce à cette association que la machine bionique est capable « de remplir différentes tâches qu’un animal ou qu’un robot pris séparément ne saurait faire » précise Roger Quinn.

Selon l’équipe, de telles machines hybrides pourraient servir à explorer des milieux contaminés par une fuite toxique, ou bien à partir à la recherche de la boîte noire d’un avion disparu en mer. Une mission souvent très longue et difficile qui pourrait être facilement réalisée par ces machines qui n’auront pas besoin de se soucier de leurs batteries restantes.

Les chercheurs américains préparent déjà un nouveau moyen de locomotion reposant sur les ganglions, des neurones et des nerfs qui se chargeront d’envoyer les signaux aux muscles, à l’instar d’un être vivant. Les ganglions, tirés des muscles buccaux de l’animal, sont capables d’apprendre et de réagir aux différents stimuli électriques. En envoyant tel signal ou tel autre, le muscle se contracte ou se relâche et le biorobot parvient à se déplacer, à raison de 0,4 cm par minute. En outre, ils ont également étudié la peau du mollusque et manipulé le collagène qui s’y trouve pour inspirer les futures versions.


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  1. Berlherm

    Est-ce qu'ils seront consommables ou consommés par les requins qui se baladeraient dans le coin?