La nature donne des ailes

Article du 29 mars 2018 

Technik in 60 Sekunden - Fliegen

Le rêve d'Icare est l'un des plus anciens rêves de l'humanité. Depuis toujours, nous observons, fascinés, le monde animal qui nous montre comment faire de diverses façons. Voler est également un thème récurrent dans le Bionic Learning Network. En collaboration avec des universités, des instituts et des entreprises de développement, Festo conçoit depuis des années des supports de recherche dont les principes de base techniques sont dérivés de la nature.

Dans un premier temps, nos experts en bionique ont observé le fonctionnement de la raie manta. Celle-ci vit dans l'eau, mais ses grandes nageoires pectorales font comme des battements d'ailes lorsqu'elle se déplace. Nous avons transféré ce principe sur l'Air_ray en 2007. Par sa construction légère, la poussée de l'hélium et l'actionneur de battement d'aile avec Fin Ray Effect®, il se déplace dans les airs comme son modèle naturel dans les mers. Les AirPengiuns, conçus en 2009, reprennent également un concept similaire. Leur technique de vol est très proche de la technique de nage de leurs modèles biologiques. Leurs ailes en rotation passive permettent de générer à la fois une propulsion avant et arrière.

De l'eau vers l'air

À partir de là, nous avons décrypté le vol d'oiseau en 2011 et présenté le SmartBird. Le support technologique bionique inspiré du goéland peut décoller, voler et atterrir tout seul – sans entraînement supplémentaire. Ses ailes effectuent non seulement des battements (haut en bas, bas en haut), mais se tordent aussi de manière ciblée. Ceci se produit par un axe de torsion actif contrôlé par un servomoteur qui, combiné à une régulation complexe, atteint des degrés d'efficacité jusqu'ici inégalés dans les vols d'avion.

BionicOpter : Figures acrobatiques de la libellule

Le vol de la libellule est encore plus complexe. Ses figures acrobatiques sont uniques : elle peut manœuvrer dans toutes les directions spatiales, rester immobile dans les airs et planer sans battements d'ailes. Grâce à sa capacité à mouvoir les deux paires d'ailes séparément l'une de l'autre, elle peut freiner et faire demi-tour abruptement, donner un coup d'accélérateur puissant et même voler à reculons. Avec le BionicOpter, notre équipe de bionique 2013 a mis en œuvre techniquement ces propriétés hautement complexes dans un objet volant ultra-léger. Pour la première fois, un modèle maîtrise plus de conditions de vol que les hélicoptères, avions à moteur et planeurs réunis. Par la commande de la fréquence cardiaque et la rotation individuelle des ailes, les quatre ailes peuvent être réglées de manière individuelle en direction de poussée et en intensité de poussée. Ainsi, la libellule télécommandée peut être placée dans quasi toutes les positions

eMotionButterflies : Vol collectif

Festo a perfectionné la construction légère et la miniaturisation en l'an 2015 avec les eMotionButterflies: chacun des papillons bioniques pèse seulement 32 grammes. Pour se rapprocher autant que possible de leur modèle naturel, les eMotionButterflies disposent d'un système électrique on-board ultra-intégré. Il permet une commande précise et individuelle des ailes et ainsi, de mettre en œuvre les mouvements rapides. Dix caméras installées dans la pièce saisissent les papillons via leurs marqueurs infrarouges. Les caméras transmettent les données de position à un ordinateur superviseur central qui coordonne les papillons depuis l'extérieur.

BionicFlyingFox
BionicFlyingFox : pendant le vol, un ordinateur superviseur compare les trajectoires de consigne de la roussette artificielle avec les trajectoires réels. Il les adapte de mieux en mieux grâce à l'apprentissage automatique.

BionicFlyingFox : Voler en partielle autonomie

Cette mise en réseau intelligente a été perfectionnée par les bioniciens qui présentent le BionicFlyingFox pouvant même voler en partielle autonomie, sur le salon de Hanovre 2018. Ceci devient possible grâce à la combinaison de l'électronique on-board avec un système de vision externe. Ainsi, le chiroptère artificiel vole dans les airs avec une envergure de 2,28 mètres. La peau étanche à l'air et extensible s'étend des pointes des doigts aux pieds du chiroptère artificiel. La membrane spécialement développée est constituée d'un tricot élasthane et de films soudés ponctuellement. Grâce à cette structure alvéolaire, le BionicFlyingFox peut poursuivre son vol même en cas de dommages légers du tissu bionique.

Aussi différent le comportement en vol des animaux dans la nature soit-il, pour le transfert dans le monde technique, les grands défis sont toujours la construction légère et l'intégration des fonctions. Avec le BionicFlyingFox, chez lequel tous les points d'articulation de sa cinématique ultra-chargée se trouvent sur un niveau, de sorte que l'ensemble de l'aile puisse être pliée selon le principe du ciseau, Festo a désormais décrypté tous les types de vol du monde animal. Mais la nature réserve encore bien d'autres solutions uniques et l'équipe bionique continuera à s'en inspirer pour créer des solutions techniques à l'avenir.

Si vous souhaitez découvrir le BionicFlyingFox lors de sa démonstration de vol, rendez visite à Festo des 23 au 27 avril 2018 au salon de Hanovre.