TPE SUR LA BIONIQUE

« l'appareil stridulatoire des grillons que les premières véritables montres à alarme, appelées " Cricket Watch » voient le jour en 1947 , avec une sonnerie rappelant, on s'en doute ...

le chant d'un grillon ; cricke t, puisque en anglais grillon se dit cricket.

LA BIONIQUE MODERNE LES APPLICATIONS TECHNOLOGIQUES L'aérodynamique est un des domaines de recherches où les ingénieurs s'inspirent du monde vivant depuis fort longtemps, mais il y e n a beaucoup d'autres : le collage, la fixation , l'architecture ..

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Automobile Alors que l'on pourrait penser que la forme d'un poisson ne devrait pas intéresser un constr ucteur automobile, Mercedes Benz a pris comme modèle le poisson-coffre tropical dont la forme ne semble pourtant pas vraiment des plus hydrodynamique.

Et pourtant ! Le coefficient de pénétration de la voiture poisson -coffre n'est que 0,06 contre 0,3 pour une voiture moderne (et 0,5 pour une 20/) : la nature fait bien les choses ...

Balle de golf Toujours dans le domaine de l'aérodynamique, voici un exemple à la fois amusant et inattendu.

La raison pour laquelle les bt1lles de goff possèdent des trous repose sur le fait que les filets d'air qui cherchent à contourner la balle se détachent relativement tôt si la balle est lisse : cela crée derrière la balle une import ante zone de basse pression qui " freine » la balle.

Avec des trous le décollement se fait plus tard, la zone de basse pression est moins importante et la balle est moins freinée : elle va plus loin.

Le problème pour le constructeur de balles de golf consiste à savoir comment répartir les trous à la surface de la balle .

Heureusement, la solution existe dans la nature : certai ns grains de pollen resse mblent à des balles de golf en miniature.

Le microscope électroniq ue révèle des trous à la surface de la graine .

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Il n e reste plus qu'à copier les g raines et le tour est joué.

Texture et propreté Au cours des années 1970 et 1990 , certains chercheurs se sont penché s sur ce que l'on appelle " l'effe t Lotus >>.

Les feuilles de lotus possèdent une remarquable propri été qui les maintient en permanence propre.

En effet, si une goutte d'eau vient à tomber sur la feuille , elle gli sse aussitôt emportant avec elle toute saleté déposée sur la feuille, laquelle n'est d'ailleurs jamais mouillée ! Le secret de la feuille ? Sa surface extrêmement lisse , a-t-on pensé il y a 40 ans.

Mais au cours des années 1990, on a découvert la véritable explicatio n .

Cela résulte du caractère supe rhydr ophobe de la surface de la feuille de lotus .

Plus précisément , la feuille est recouverte d 'une multitude de " micropointes » hydrophobes : elle est donc au contraire loin d'être lisse à l'échelle nanométrique .

Bien entendu, cette propriété autonettoyante intéresse les industriels du textile , du bâtiment.

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qui ont réussi à copier la nature et créer des surfaces superhydrophobes artificielles : les recherches se poursuivent.

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LES ROBOTS ET LEURS DÉPLACEMENTS L'un des volets de la robotique qui stimule fortement les ingénieurs à s'inspirer de la nature concerne les modes de déplacement.

" L'inte lligence , du robot relève davanta ge de la cybernétique.

Les modes de déplacement des animaux sont extrêmemen t variés : la marche , le vol, la nage, la reptation ont chacun de nombreuse s variantes.

À titre d 'exemple, il existe non seulement différentes maniè res de marcher (à quatre pattes , à deux pattes , à six pattes ...

) mais aussi différentes manières de les mettre en œuvre (marcher, couri r, trotter, galope r, grimper ...

).

Des avantages et des inconvénients sont associés à chaque mode ou variante ; les recherche s e n bionique tentent d'imiter quasiment toutes ses variantes .

Les motivations sont à leur tours très variées, allant du déplacement d 'un robot démineur pour l'armée, au poisson robot de compagnie dans un bocal ! Il existe actuellement des robots bipèdes capables de marcher , de courir et même de monter des escaliers, ce qui est actuellement une proue sse pour un robot! C'est notamm ent le cas de Asimo (Advanced Step in lnnovative MObility ), un robot humanoïde de recherche développé par Hond a dont le but ultime est l'aide a ux handicapés o u aux malade s.

Qrio est un autre robot humanoïde, développé par Sony qui a également mis au point Aibo , un robo t à qu atre patte s, ces deux robots étant tout simplement des robots ..

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d e compagnie.

En cas de commercial isation, le prix de Aibo serait d'environ 30 000 à 40 000 euros .

Certain s robots humanoïdes sont destinés à la survei llance , à l'accueil , au combat.

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D e nombr eu x projets d 'insectes ou d'oiseau x volants imitant le vol des mouche s, des libellules, des papillon s ...

ou même des colibris sont à l 'étude .

Très souvent ils s'ag it de proj ets destin és aux militaire s (espionna ge, attaque) .

L'explorat ion planétaire , notamment de Mar s stimule également les recherches pour l 'étude des mouvements et déplacem ents, puisque les robots destiné s à explorer la planète seront amenés à se déplacer sur le sol plan étaire, ou à voler comme un insecte ou un oiseau .

L'avantage d e ce type de vol par rapport au vol des avions dont la voilure est fixe est que les ailes servent à la fois pour se propulser et assurer la suste ntation, alors que la voilure fixe, elle, oblige l'installation d 'un système propul seur indépenda nt qui augmente considérablement le poid s.

Cette augmentation de poid s impl ique alors à sont tour des vitesses de vol importantes surtout si l'atmosphère est ténue (comme c'est le cas sur Mars) ...

puisque la portance au gmente avec la vit~sse.

Au contraire, des ailes battantes a utori sent " facil e m e nt» le vol statio nnaire, intéressant pour la prise de photographies, l'exploration planétaire ou en météorologie.

Signalons à ce titre qu'un colibri artificiel télécommandé (30 cm, 500 g) a déjà effectué un vol stationnaire de plus de dix minutes.

L a météorologie s'inté resse égale m ent à ces engins volants ou dron es.

Bien e ntend u, tous ces robots ne serviraient pas à grand chose san s capteu rs et san s un minimum " d'intelligence » ou de " débrouilla rdise », domaines qui relèvent de la cybernétique.

GREFFES SUR LE VIVANT : LES PROTHÈSES Main et bras L'idée de prothèses et de superproth èses a été populari sée au cours des années 1970 par l'exe mple emblématique de l'homme bionique à travers le feuilleton culte " l'h omme qui valait 3 milliards ».

Dison s le tout de suite : un bras artificie l, aussi performan t soit-i l , ne permettra jamais à son porteur de soulever une voiture , pour l a bonne raison que cette opération ne met pas e n jeu uniqueme nt le bras mais tout le corps, notamment le dos, les cuisses ...

En dehors d e cet aspect tout à fait sensationnel , signalons que ce qui manque le plus actuellement au porteur d'une mt1in t1rtificielle (par exemple ) sont les sensations.

En effet nous n e nous rendons pas compte de la comp lexité d 'u n geste aussi banal que tartiner, mais quelques instants de réflexion permettent de saisir l'ampleur de la tâche ...

Nous intégron s un grand nom bre d 'information s et de sensations afin de parvenir à tartiner correctement san s prend re trop de beurre, ni pas assez, sans casser le pain s'il s'agit de pain de mie etc.

Il en est de même avec beaucoup d'autres gestes, ne serait-ce que de saisir un verre sans le casser ! Les nombr e uses guerres part out dans mond e et l'imp licatio n des América ins dans beaucoup d 'entre elles ont conduit l'agence américaine DARPA (Defense Advanced Research Project Agency) à investir sérieusement dans les études de mises au point de prothèses de tous genres .

L'un des explo its les plus spectac ulaire s de ces dernières années a concerné la greffe d 'un bras à une femme .

Les différents mouvements du bras sont contrôlés par des impul sions que la porteuse donne à son muscle pectorale : une puce, sert d 'interface entre le muscle pect orale e t la prothèse.

Tout cela permet à la victime d'exécu ter beaucoup de tâches quotidiennes, comme cela a été annoncé dans la presse américaine.

L'histoire ne dit pas avec quell e v itesse, quelle agilité, quelle facil ité et habile té ces gestes sont effectués ..

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À ce propos, la DARPA s'est fixé comme object if de produire une proth èse perme ttant de jouer une belle œ uvre de piano .

La réalisation de ce rêve est certai nement encore très loin.

Radio-contrôle Comment éviter à une personne âgée ou à un enfant de s'écarter brusq uement de la trajectoire d 'une voiture ? La solution a été trouvée par une entrepri se japonaise : il s'agit de l'appareil de" stimulation galvaniqu e vestibulaire , command é à distance ! Ce dispositif greff é stimule électri quem ent certa ines régions de l'oreill e interne q u i intervien nent dan s le sens de l'équilibre .

Cette impuls ion électri que -commandé à distance par une autre personne -fait tourner le sujet instantanément dans un sens o u dans l'autre selon que c'est l 'oreille interne gauche ou droi te qui reçoit la stim ulation .

Les Américains sont en tr ain d e franchir le pas suivant : grâce à une onde é lectromagnétique provoquer le même effet sur une oreille interne non équipée.

Il est facile de voir vers quel genre de dérive cette quête de " progrès » p eut mener ...

Dans un tout autre genre, on parvie nt à radio guider de manière similaire des cafa rds équipés de micro-caméras ..

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Dans quel but? Par exemple, pour chercher des victimes sous les décombres après un séisme, mais les usag es pe uvent être très variés.

Laiss ons le lecteur imaginer tout ce que cela pourra un jour signifie r.

GREF FES DE VIVANT SUR L'ARTIFICIEL La greffe d'un organe viva nt sur une machine est moins connue par le public que celle des prothèses.

Cette situati on " inverse , semble pou rtan t très prom etteuse .

L'idée de base est très simpl e et peut être illustrée à l'aide de cet exemple schématique : puisque l'homme n 'est pas capab le de créer un nez aussi performant que celui d 'un chien (compte tenu de sa taille et de ses capacités) , pourquoi ne pas prélever le nez d'un chien et le greffe r à l'appareil de notre choix, par exemple pour déceler drogue s et explosifs dans les aéropo rts ..

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L'organe sensoriel du bombyx du mûrier mâle est bien connu pour ses incroya bles perf ormance s : retrouve r la femelle à 10 km d e d istance grace à la phér omone qu'elle libère , et ce lorsque la concentration dans l 'air est aussi faibl e que 200 molécule par mètre cube ! Des cher cheur s japo nais étudi ent la possibilité d 'exploiter les perf ormances du bombyx du mûrier ...

On peut ainsi imaginer arriver à déceler un incendie à des kilomètres de distance ! Les organes senso riels ne son t pas les seuls concernés par ces greffes.

Des essais conclua nts ont déjà été effect ués avec muscles et neurone s.

Un cervea u de lamp roie greffé à un robot mobile permet à ce derni er de s'orie nter en fonction de la lumière .

Rôle des trous sur une balle de golf Balle sans trou : : • Une importante zone de basse pression freine la balle .

Balle avec trous La zone de basse pression est plus faible , la balle est moins freinée.. »