La technique d’atterrissage des mouches appliquée aux drones

La nature renferme tous les secrets qui permettent à la science de progresser. En ayant étudié comment les mouches se posent au plafond, les scientifiques vont pouvoir apprendre aux drones à atterrir à l’envers sans tomber.

Comment une mouche réussit-elle à se poser au plafond ? Nicolas Franceschini, directeur de recherches au CNRS à l’Institut des Sciences du mouvement, a réussi à décrypter la séquence du phénomène : « En plein vol, la mouche étend ses pattes antérieures vers le haut et les agrippe au plafond. Ensuite, elle bascule le reste de son corps vers l’avant et accroche ses pattes postérieures, tout cela en quelques centièmes de seconde ». Ses pattes avant sont garnies de griffes et sécrètent un liquide visqueux qui permet l’adhérence elle réussit la bascule du reste de son corps grâce à un petit balancier situé derrière ses ailes.

Quelques circuits du cerveau contrôlent des manœuvres aussi complexes

Des chercheurs des Universités de Pennsylvanie et du Colorado aux États-Unis et du Centre de recherche pour les sciences biologiques de Bangalore en Inde, ont filmé ces atterrissages (parfois ratés !). La vitesse du battement d’ailes est de 140 par seconde, et le temps de la rotation du corps semble un des éléments importants pour la réussite de l’atterrissage. Mais ce qui devient passionnant c’est lorsque le neuroscientifique indien Sanjay Sane approfondit les mécanismes mis en jeu pour cette performance. C’est surtout le système visuel qui fonctionne et non la perception de la gravité. En 2016, une équipe française a publié dans le Journal of Experimental Biologie un article arrivant aux mêmes conclusions. Et Jean-Michel Mongeau, expert en robotique à l’université de Pennsylvanie déclare : « C’est fascinent de penser que, potentiellement, seuls quelques circuits du cerveau contrôlent des manœuvres aussi complexes. D’une certaine façon les cerveaux d’insectes sont plus complexes que le nôtre ; parce qu’ils doivent faire rentrer 100 000 neurones dans la taille d’un grain de sésame. »

La mouche peut décoller verticalement ou même en marche arrière. En vol, elle peut faire du stationnaire, changer instantanément de direction, accélérer ou ralentir, propulsée par un mécanisme d’une extraordinaire efficacité. Même l’hélicoptère, dans sa grande complexité et avec ses performances étonnantes, n’atteint pas ce degré d’efficience.
« Si l’on s’en tient aux lois de l’aérodynamique actuelle, l’insecte ne devrait pas voler, mais il vole », peut-on lire dans le livre L’évolution du vol des insectes de l’entomologiste russe Andréi Brodsky, paru en 1994 aux Éditions Oxford Science Publications. « Si nous pouvions réussir à déterminer l’aérodynamique du vol de l’insecte, soit nous trouverions des imperfections dans nos théories actuelles, soit nous découvririons que l’insecte possède une façon encore inconnue de produire de la portance.

Les techniques d’atterrissage de la mouche appliquées aux drones

Forts de ces résultats, « nous avons déjà commencé à enseigner à de petits drones » à atterrir à l’envers, indique Bo Cheng de l’Université Penn State (Université de Pennsylvanie). Ces machines demandent beaucoup d’énergie pour voler, et se poser n’importe où le temps d’accomplir leur mission ou de recharger les batteries serait une vraie avancée.

Par ailleurs, des chercheurs de l’Université de Stanford, encore plus avancés ont élaboré un train d’atterrissage grâce auquel un drone peut se poser sur un mur ou au plafond et y rester agrippé comme un insecte. Équipé de capteurs ou d’une caméra, ce type d’appareil pourrait servir à des missions d’observation ou de reconnaissance de longue durée en étant à la fois discret et très économe en énergie. Le dispositif permet à un modèle de drone quadricoptère grand public de venir se poser à la verticale contre un mur ou de se suspendre au plafond. Une fois posé, l’appareil peut rester en place aussi longtemps que nécessaire pour filmer ou recueillir des données à l’aide des capteurs dont il peut être équipé. Pour le moment, ce dispositif fonctionne efficacement sur des surfaces présentant des aspérités sur lesquelles les griffes peuvent avoir une prise : un mur en crépi en briques, en pierre, etc. Pour une surface totalement lisse, le dispositif devrait être complété par un système adhésif sans doute inspiré des pattes du geck

Et avec le gecko, nous voilà retombés sur nos pattes, vive Dame Nature !

(1) Reptile de la famille des squamates ou plus communément appelé lézard. Les doigts du gecko sont tapissés de structures composées de sétules et de spatules microscopiques , lui permettant d’escalader les surfaces les plus lisses et de marcher au plafond
Lire sur internet
https://www.letemps.ch/societe/technique-sophistiquee-quutilisent-mouches-voler-nest-plus-un-secret
https://www.lefigaro.fr/sciences/le-secret-des-mouches-pour-atterrir-au-plafond-20191023
(article de Soline Roy, Le secret des mouches pour atterrir au plafond paru dans le journal Le Figaro, le 23 octobre 2019)
https://www.futura-sciences.com/tech/actualites/drone-drone-pose-murs-plafond-comme-insecte-62823/
La stratégie de la mouche en chute libre au service du pilotage de drones autonomes de Jean-Luc Nothias, paru dans le journal Le Figaro, 19 aout 2016
Comment la mouche se pose-t-elle au plafond ? Article de Gilles Cresson, paru dans la revue Science et Vie, parus le 23/11/2016 et mis à jour le 18/02/2019
https://sciencetonnante.wordpress.com/2012/12/10/comment-le-gecko-fait-il-pour-grimper-aux-murs/
par Michèle MORIZE