En un éclair, une pieuvre peut ressembler à des algues à bords irréguliers ou à des coraux en changeant la couleur et la texture de sa peau, devenant ainsi presque invisible dans son environnement. Et à l'avenir, les robots pourront également réussir ce tour de camouflage apparemment magique.
Les chercheurs ont créé une forme synthétique de peau de céphalopode qui peut se transformer d'une surface plate 2D en une surface tridimensionnelle avec des bosses et des piqûres, rapportent-ils aujourd'hui (12 octobre) dans la revue Science. Cette technologie pourrait un jour être utilisée dans des robots mous, qui sont généralement recouverts d'une "peau" en silicone extensible ", ont déclaré les chercheurs.
"Les robots camouflés peuvent se cacher et être protégés contre les attaques d'animaux et peuvent mieux s'approcher des animaux pour les étudier dans leurs habitats naturels", Cecilia Laschi, professeur de biorobotique à l'Institut de bio-robotique de l'école des hautes études de Sant'Anna, à Pise, en Italie , a écrit dans un article d'accompagnement dans le numéro actuel de Science. "Bien sûr, le camouflage peut également prendre en charge les applications militaires, où la réduction de la visibilité d'un robot lui offre des avantages pour accéder aux zones dangereuses", a écrit Laschi, qui n'était pas impliqué dans l'étude actuelle.
Peau bosselée
Les chercheurs, dirigés par James Pikul de l'Université de Pennsylvanie et Robert Shepherd de l'Université Cornell, se sont inspirés des bosses 3D, ou papilles, que le poulpe et la seiche peuvent gonfler en utilisant des unités musculaires en un cinquième de seconde pour le camouflage.
Le complément de papilles dans un robot doux serait les poches d'air, ou «ballons», sous la peau de silicone. Souvent, ces poches se gonflent à différents moments à différents endroits pour générer de la locomotion chez un robot. Dans la nouvelle recherche, cette inflation robotique est allée plus loin.
"Sur la base de ces choses qu'ils peuvent faire et de ce que notre technologie ne peut pas faire, comment pouvons-nous combler le fossé pour avoir des solutions technologiques à leurs capacités assez étonnantes?" était la question centrale posée par Shepherd.
"Dans ce cas, gonfler un ballon est une solution assez réalisable", a-t-il ajouté.
En incorporant de petites sphères à mailles de fibres dans le silicone, les scientifiques pourraient contrôler et façonner la texture de la surface gonflée, tout comme une pieuvre pourrait retexturer sa peau.
Pikul, alors étudiant postdoctoral à l'Université Cornell, a eu l'idée de texturer ces poches d'air via les motifs des anneaux en mailles de fibres. Il a été attiré par l'idée de gonfler le silicone en raison de la rapidité et de la réversibilité de l'inflation, a expliqué Pikul à Live Science. À partir de là, il s'agissait simplement de trouver les modèles mathématiques pour le faire fonctionner.
Preuve de concept
Le prototype actuel des peaux texturées semble assez rudimentaire: en divisant les bulles de silicone avec des cercles concentriques de cadres en fibre de verre, les chercheurs ont trouvé comment contrôler la forme du silicone lorsqu'il se gonflait. Ils ont réussi à gonfler les bulles dans de nouvelles formes en renforçant le maillage, selon le papier. Par exemple, ils ont créé des structures qui imitaient des pierres arrondies dans une rivière ainsi qu'une plante succulente (Graptoveria amethorum) avec des feuilles disposées en spirale.
Mais la sophistication n'était pas leur objectif principal, a noté Shepherd.
"Nous ne voulons pas que ce soit une technologie que seules quelques personnes dans le monde puissent utiliser; nous voulons que ce soit assez facile à faire", a déclaré Shepherd à Live Science. Il voulait que la technologie de texturation, qui s'appuyait sur les découvertes antérieures de l'équipe sur la façon de fabriquer des peaux en silicone à couleur changeante, soit accessible à l'industrie, au monde universitaire et aux amateurs. Par conséquent, l'équipe a délibérément utilisé des technologies limitantes telles que les coupeurs laser pour fabriquer les anneaux de fil parce que c'est ce que les gens à l'extérieur d'un laboratoire de l'Université Cornell pourraient utiliser.
Itai Cohen, professeur de physique à Cornell, qui a également travaillé sur la recherche, a noté un autre aspect accessible de la technologie. Lors d'une excursion sur le terrain, Cohen envisage d'empiler des feuilles de silicone dégonflé - programmées pour se gonfler dans une texture de camouflage - à l'arrière de son camion. "Maintenant, vous pouvez le gonfler pour qu'il ne soit pas dans cette forme permanente, ce qui est vraiment difficile à transporter", a déclaré Cohen à Live Science. Au fur et à mesure que la technologie progresse, on pourrait même être en mesure de numériser un environnement, puis de programmer la feuille de silicone correspondante tout de suite pour l'imiter, a spéculé Cohen.
Pikul et Shepherd prévoient de poursuivre cette technologie dans leurs propres laboratoires respectifs. Shepherd a expliqué que depuis le développement de la technologie, il a commencé à remplacer le gonflage par des courants électriques qui pourraient provoquer la même texturation - aucun système d'attache et d'air sous pression requis. Et Pikul espère appliquer les leçons apprises de la manipulation des surfaces des matériaux à des choses où la surface joue un rôle important, comme les batteries ou les liquides de refroidissement, a-t-il déclaré.
"Nous en sommes encore à la phase exploratoire de la robotique douce", a déclaré Shepherd. Parce que la plupart des machines sont composées de métaux durs et de plastiques, les conventions et les meilleures utilisations des robots mous n'ont pas encore été pleinement développées. "Nous n'en sommes qu'au début et nous avons d'excellents résultats", a-t-il déclaré, mais la clé est "à l'avenir, ce qui facilitera l'utilisation de la technologie par d'autres personnes et garantira la fiabilité de ces systèmes".
L'étude a été financée par le Army Research Office du U.S.Army Research Laboratory.
