Étude observe les interactions entre poissons vivants et robots ressemblant à des poissons.

12 mai 2023 caractéristique

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par Ingrid Fadelli , Tech Xplore

Ces dernières décennies, les ingénieurs ont créé une large gamme de systèmes robotiques inspirés d'animaux, y compris des robots à quatre pattes, ainsi que des systèmes inspirés par les serpents, les insectes, les calamars et les poissons. Cependant, les études explorant les interactions entre ces robots et leurs homologues biologiques sont encore relativement rares.

Des chercheurs de l'Université de Pékin et de l'Université agricole de Chine se sont récemment lancés dans l'exploration de ce qui se passe lorsque des poissons vivants sont placés dans le même environnement qu'un poisson robotique. Leurs résultats, publiés dans Bioinspiration & Biomimetics, pourraient à la fois informer le développement de robots inspirés des poissons et fournir de nouveaux éclairages sur le comportement des vrais poissons.

« Notre équipe de recherche se concentre depuis un certain temps sur le développement de robots poissons auto-propulsés », a déclaré le Dr Junzhi Yu, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, à Tech Xplore. « Au cours de nos expériences sur le terrain, nous avons observé un phénomène excitant où des poissons vivants ont été observés suivant le poisson robotique nageur. Nous sommes impatients d'explorer les principes sous-jacents de ce phénomène et de comprendre plus en profondeur ce comportement de « suivi des poissons ».

L'objectif clé du travail récent du Dr Yu et de ses collègues était de recueillir de nouveaux éclairages sur la façon dont les poissons interagissent avec les robots poissons développés par leur laboratoire, car cela pourrait bénéficier à la fois aux communautés de recherche en robotique et en biologie. Le poisson robotique utilisé dans leurs expériences a été soigneusement conçu pour reproduire l'apparence, la forme du corps et les mouvements des carpes koï, des gros poissons d'eau douce originaire d'Asie orientale.

« En utilisant le modèle de générateur de motif central (CPG), nous avons développé un système de contrôle qui génère des signaux de rythme pour les oscillations des deux articulations concaténées de notre système », a expliqué le Dr Yu. « Ces signaux entraînent la nageoire caudale souple à osciller et à produire une rue de vortex anti-Kármán, ce qui permet à notre poisson robotique d'obtenir un mouvement corps-nageoire caudale (BCF) similaire à celui de la carpe koï. Cette conception permet à notre poisson robotique de nager de manière auto-propulsée de manière efficace, en en faisant un outil idéal pour étudier le comportement des poissons.

Lors de leurs expériences, le Dr Yu et ses collègues ont placé un ou deux prototypes de leur poisson robotique de type koï dans le même réservoir avec un ou plusieurs poissons vivants. Ils ont ensuite observé comment les poissons se comportaient en présence de ce robot et ont évalué si leur comportement variait en fonction du nombre d'autres poissons vivants présents dans le réservoir avec eux.

« La réalisation la plus notable de notre étude est l'analyse d'expériences sur la variation de quantité et la variation de paramètres », a déclaré le Dr Yu. « Par une expérimentation approfondie, nous avons découvert que les poissons vivants présentent une proactivité nettement inférieure lorsqu'ils sont seuls, et le cas le plus proactif est celui où un poisson robotique interagit avec deux vrais poissons. En outre, nos expériences sur la variation des paramètres ont indiqué que les poissons vivants pourraient réagir de manière plus proactive aux poissons robots qui nagent à haute fréquence et à faible amplitude, mais ils pourraient également bouger ensemble avec le poisson robotique à haute fréquence et à forte amplitude. »

Les observations des chercheurs ont apporté un nouvel éclairage intéressant sur le comportement collectif des poissons, qui pourrait potentiellement guider la conception de robots de type poisson supplémentaires. Leur travail pourrait également inspirer d'autres équipes à explorer les interactions entre les animaux vivants et leurs homologues robotiques. Cela pourrait à son tour contribuer à mieux comprendre le comportement social de ces animaux et comment ils réagiraient aux robots s'ils étaient finalement introduits dans leur environnement.

« Une direction prometteuse pour le développement ultérieur des poissons robots est l'utilisation de matériaux flexibles tels que des élastomères diélectriques pour créer une technologie de propulsion silencieuse et sans vibration », a ajouté le Dr Yu. « Cela nous permettra d'atteindre un niveau supérieur d'interaction bionique entre le poisson robotique et le vrai poisson, ouvrant de nouvelles possibilités pour l'étude des environnements aquatiques et de la vie marine. Avec des recherches et un développement continus dans ce domaine, nous espérons développer des produits commerciaux pour des démonstrations interactives. »

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