Un mini-robot a été créé pour révéler les secrets du scarabée rhinocéros et imiter sa capacité unique de voler

Katya da Mosca, Russia - Wikimedia commons - CC BY-SA 2.0

Une équipe de chercheurs s'est inspirée du scarabée rhinocéros pour créer un minuscule robot en imitant certaines de ses caractéristiques de vol les plus extraordinaires.

L'envergure passive du scarabée rhinocéros

Dans la nature, il existe un insecte appelé scarabée rhinocéros, dont le vol présente une particularité que l'on peut qualifier de "spéciale" : il peut déployer et replier ses ailes postérieures sans l'aide de ses muscles. Cette caractéristique unique a captivé l'attention d'une équipe internationale de chercheurs, qui ont entrepris de créer un microrobot capable de battre des ailes comme le scarabée rhinocéros, en imitant la même ouverture passive des ailes.

Leur objectif ? Démontrer que cette modalité unique peut produire un modèle de vol contrôlé et très stable. Pour réaliser ce projet, les chercheurs ont observé en vol les insectes Allomyrina dichotoma et filmé leurs mouvements au ralenti à l'aide de caméras synchronisées à haute vitesse. Ensuite, ils ont créé un mini-robot capable d'ouvrir et de replier ses ailes selon la même technique.

Le micro-robot reproduit la technique de vol du rhinocéros ailé

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Grâce à cette étude, l'équipe a découvert que le scarabée rhinocéros utilise l'énergie élastique et la force du battement pour déployer passivement ses ailes postérieures en vol, tandis qu'il utilise les ailes antérieures dures et robustes, appelées élytres, plutôt que les muscles du thorax, pour les replier. Forts de ces informations, les chercheurs ont reproduit le même procédé dans le microrobot, imitant avec succès non seulement l'extension des ailes lors du décollage, mais aussi le vol stationnaire en plein air et la rétraction des ailes lors de l'atterrissage ou en cas de collision.

Selon l'équipe, ces résultats enrichissent notre compréhension du mode de vol des insectes ailés et ouvrent la voie à la création de robots de micro-dimensions. Pour ces êtres vivants, les ailes sont indispensables pour de nombreuses activités vitales, telles que la recherche de nourriture et la fuite des prédateurs. Ces outils sont très délicats, mais en même temps essentiels, et doivent donc être protégés : pour y parvenir, de nombreux insectes les replient contre leur corps, évitant ainsi de possibles dommages lorsque le vol n'est pas nécessaire.

La force centrifuge des ailes est le secret du rhinocéros ailé

Des recherches antérieures supposaient que le déploiement et la rétraction des ailes chez les scarabées rhinocéros étaient régulés par les muscles, mais cela n'avait jamais été démontré. En effet, ce coléoptère ouvre ses ailes en deux temps distincts : d'abord, les élytres sont complètement levées, puis s'ensuit une ouverture partielle des ailes postérieures, qui semble être déterminée par l'énergie élastique accumulée plutôt que par l'utilisation des muscles.

Dans un second temps, les quatre ailes battent en synchronie, avec une ouverture complète des ailes postérieures. Selon l'équipe, la force centrifuge du battement favorise l'ouverture passive des ailes postérieures. Le microrobot a validé ces observations et a été doté d'un tendon élastique facilitant la fermeture et l'ouverture des ailes, déclenchées par le battement des ailes. Grâce à ce modèle, il a été possible de démontrer que la force centrifuge produite par le battement des ailes suffit à elle seule pour soulever les ailes.