Un robot inspiré du macareux vient d’illustrer une idée longtemps jugée impraticable: passer de l’air à l’eau sans changer de machine.
Son atout, ce sont des ailes capables de battre pour voler, puis de devenir des nageoires ondulantes pour avancer sous la surface.
Derrière la démonstration, l’équipe de l’EPFL vise des missions scientifiques discrètes, là où les hélices font du bruit et s’accrochent.
Le macareux, un modèle vivant pour passer de l’air à l’eau
Le macareux n’est pas seulement photogénique, c’est un spécialiste du “double milieu”. Il vole avec des battements rapides, puis utilise ses ailes comme des palmes pour poursuivre des proies sous l’eau, avec une gestuelle différente.
Pour la robotique, ce basculement pose un problème de physique simple: l’eau est environ 800 fois plus dense que l’air. Une aile optimisée pour voler devient vite une surface trop “chargée” sous l’eau, et un propulseur efficace en plongée est souvent pénalisant en vol.
Les prototypes inspirés des oiseaux marins cherchent donc un compromis, en jouant sur la forme, la rigidité et la commande des battements. L’objectif n’est pas de battre des records de vitesse, mais de garder une locomotion stable dans deux environnements.
Dans ce contexte, l’approche présentée par des chercheurs liés à l’EPFL met l’accent sur une transition fluide, sans devoir embarquer deux systèmes complets. Sur le terrain, cela signifie moins de masse, moins de complexité, et potentiellement plus de temps utile pour les capteurs.
À l’EPFL, des nageoires latérales qui ondulent au lieu d’hélices
La partie la plus commentée concerne la propulsion sous-marine. Plutôt qu’une hélice, le robot utilise des nageoires latérales qui ondulent, inspirées de la locomotion de certains vers plats marins. Cette cinématique vise une poussée plus douce, avec moins de turbulence localisée.
Le design annoncé est léger et très plat, un choix qui aide à flotter près de la surface et à se faufiler dans des zones encombrées. Dans des milieux comme les herbiers, les branches immergées ou les rochers, les appendices tournants sont connus pour se coincer ou aspirer des débris.
Selon les éléments publiés autour du projet, les nageoires peuvent osciller jusqu’à 10 fois plus vite que les organismes qui les inspirent. Le robot atteindrait environ 12 cm/s, soit près de 2,6 longueurs de corps par seconde, un indicateur souvent utilisé en biomimétisme pour comparer des tailles différentes.
La commande reposerait sur quatre muscles artificiels, ce qui apporte une marge de manuvre inhabituelle: marche arrière, déplacement latéral, corrections fines. Florian Hartmann, passé par l’EPFL et aujourd’hui au Max Planck à Stuttgart, résume l’ambition: dépasser la simple imitation, en poussant la fréquence et le contrôle au-delà du vivant.
| Critère | Robot à hélice classique | Robot à nageoires ondulantes (EPFL) |
|---|---|---|
| Propulsion | Hélice + gouvernail | Nageoires latérales ondulantes |
| Bruit | Souvent audible, vibrations | Plus discret, poussée répartie |
| Milieux encombrés | Risque d’accrochage, débris aspirés | Meilleure tolérance aux obstacles |
| Manuvres | Virages efficaces, latéral limité | Latéral et recul facilités via muscles |
| Vitesse citée | Variable selon modèles | Environ 12 cm/s ( 2,6 Lc/s) |
Un engin “deux mondes” pour mesurer sans déranger
Les robots nageurs sont déjà utilisés pour la cartographie de la pollution, l’étude des écosystèmes et la surveillance de la qualité de l’eau. Le point faible, c’est souvent l’intrusion: une hélice bruyante peut perturber la faune, et un châssis rigide peut endommager des zones fragiles.
Dans des secteurs sensibles comme les récifs coralliens, les rives de lacs ou les zones humides, un robot plus silencieux change la donne. Il peut approcher des poissons, des oiseaux ou des mammifères marins avec moins de réactions d’évitement, ce qui améliore la qualité des observations.
Le volet “macareux” ajoute une autre promesse: arriver par les airs, se poser, puis plonger. Pour un protocole scientifique, cela peut éviter une mise à l’eau depuis un bateau, réduire la logistique, et multiplier les points de mesure sur une même sortie.
Concrètement, on imagine des missions courtes de prélèvements près de la surface, des profils de température, ou des relevés de turbidité après un épisode pluvieux. Le robot pourrait aussi inspecter des zones où l’accès humain est risqué, comme des falaises côtières ou des berges instables.
Pourquoi la transition air-eau reste un casse-tête d’ingénierie
Passer de l’air à l’eau impose une rupture de régime. En vol, il faut de la portance et un rapport poids/puissance favorable. Sous l’eau, il faut vaincre la traînée et gérer la flottabilité, tout en évitant d’embarquer des structures trop volumineuses.
Les systèmes hybrides classiques contournent le problème en juxtaposant des fonctions, ailes pour l’air, hélices pour l’eau. Mais cette solution alourdit l’ensemble, augmente les points de panne, et complique l’étanchéité, un enjeu majeur dès qu’on ajoute batteries, actionneurs et capteurs.
Le choix d’une morphologie plate et d’appendices souples va dans le sens inverse: limiter les excroissances, répartir les efforts, et accepter des vitesses modestes au profit d’une meilleure compatibilité terrain. La manuvrabilité annoncée, avec des déplacements latéraux et en marche arrière, vise clairement les environnements réels, pas une piscine vide.
Reste la question de l’autonomie et de la robustesse. Les muscles artificiels et les matériaux flexibles doivent tenir dans le temps, résister au sel, aux chocs, aux algues. L’évolution reste incertaine sur la capacité à industrialiser ce type de robot, mais la démonstration met déjà la pression sur les architectures à hélice dans les usages scientifiques discrets.
Du laboratoire aux missions UE, une course à la robotique biomimétique
Le projet s’inscrit dans une dynamique plus large, soutenue par des programmes de recherche, dont des financements de l’Union européenne, autour de robots inspirés des oiseaux capables de voler, d’atterrir, voire d’interagir avec des perchoirs. L’idée est de créer des plateformes polyvalentes, utiles en observation et en inspection.
Dans le même temps, d’autres équipes travaillent sur des robots aquatiques imprimés en 3D, parfois calqués sur des poissons, avec des boucles de contrôle plus fines. La tendance est claire: remplacer les propulseurs “bruts” par des formes de locomotion plus proches du vivant, pour gagner en efficacité et en discrétion.
Pour les chercheurs, l’intérêt est double. D’un côté, ces machines servent de banc d’essai pour comprendre la locomotion animale, en isolant des paramètres impossibles à mesurer sur un organisme. De l’autre, elles ouvrent des applications civiles, comme l’inspection d’infrastructures près des berges, la surveillance de zones protégées, ou le suivi d’événements de pollution.
Le robot inspiré du macareux et les nageoires ondulantes de l’EPFL illustrent une même logique: faire plus avec moins de bruit, moins d’encombrement, et une interaction plus douce avec le milieu. Si les essais en conditions naturelles confirment les performances annoncées, les agences environnementales et les laboratoires de terrain pourraient y voir un outil plus simple à déployer, surtout sur des campagnes courtes et répétées.
