Des robots inspirés des anguilles? Une étude révèle comment les amphibiens se déplacent en terrain accidenté

Une équipe de recherche internationale est arrivée à des constats majeurs quant à la locomotion des amphibiens à corps allongé. Les chercheuses et chercheurs ont créé un modèle novateur expliquant la coordination des mouvements de ce type d’amphibiens – semblables à des anguilles – dans l’eau et sur terre.

Cette collaboration, appuyée par le Human Frontier Science Program, rassemblait des chercheuses et chercheurs du laboratoire de biorobotique de l’École polytechnique fédérale de Lausanne, en Suisse, du laboratoire Ishiguro à l’Université de Tohoku au Japon et du laboratoire Standen de l’Université d’Ottawa.

Emily Standen, professeure agrégée de la Faculté des sciences de l’Université d’Ottawa et l’une des chercheuses principales, menait l’aspect biologique de la recherche. « Notre étude présente un nouveau modèle qui explique la locomotion des amphibiens à corps allongé, affirme-t-elle. Nous désirons approfondir nos connaissances des systèmes neuromoteurs des animaux qui adaptent leurs mouvements aux environnements aquatiques et terrestres. »

Cette étude, qui s’est déroulée sur plusieurs années, adoptait une approche globale combinant simulation des modèles à l’Université Tohoku, mise à l’essai de la robotique à l’EPFL et observation animale à l’Université d’Ottawa. « Dans mon laboratoire, mon équipe et moi avons observé les anguilles afin de mieux comprendre leur motricité et d’observer l’influence des signaux du cerveau, des réseaux locomoteurs spinaux et des systèmes de rétroaction sensorielle sur la locomotion ondulatoire, explique la professeure Standen. Modèles vivants, les anguilles ont pu alimenter nos simulations et nos modèles robotiques de données biologiques. »

Les modèles de cette étude montrent que les éléments de base du système moteur – comme la coordination du système nerveux ainsi que la réaction à la pression et à l’étirement – contribuent à la coordination répétitive durant la nage. Cette redondance et la réaction à l’étirement pour avancer en tirant profit de l’hétérogénéité de l’environnement pourraient expliquer pourquoi les longs poissons, comme les anguilles et les lamproies, arrivent à se déplacer en milieux terrestres. « Ces animaux sont d’une résilience remarquable. Selon nos modèles, la rétroaction sensorielle est essentielle à la locomotion. »

Robotique à inspiration biologique

Au-delà de la biologie animale, les constats pourraient mener à la création de robots flexibles pour des environnements hostiles. « Cette étude offre une nouvelle compréhension du contrôle neuromoteur chez les animaux et peut ainsi avoir de vastes retombées sur la recherche scientifique et les avancées technologiques », affirme la professeure Standen. Imaginons des robots qui rampent, ondulent ou nagent dans des espaces restreints, dont la flexibilité et la force sont inspirées de la mécanique naturelle.

L’étude, intitulée « Multisensory feedback makes swimming circuits robust against spinal transection and enables terrestrial crawling in elongate fish » est parue dans Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Elle offre une avancée majeure dans la compréhension du mouvement et pourrait inspirer les futures conceptions robotiques novatrices.