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Science

Le lézard funambule

Jean-Pierre Rogel - 16/05/2012
Il saute dans les airs en se servant de sa queue comme balancier. Un modèle naturel pour doter les robots d’un meilleur équilibre.

Les lézards sauteurs sont de vrais cascadeurs. Il en existe plusieurs espèces, dont les agames, présents dans toute l’Afrique du Nord. Très agiles, ils se lancent dans les airs et sont capables d’atterrir en toute sécurité quelle que soit la pente du terrain. Pourquoi? Ils utilisent leur queue comme le funambule se sert d’une perche pour se stabiliser dans les airs. C’est une équipe de biologistes de l’université de Californie à Berkeley, sous la direction de Robert Full, qui vient récemment de le démontrer dans la revue Nature.

Quand le funambule penche sa perche dans le sens des aiguilles d’une montre, son corps va dans le sens inverse. C’est ce qu’on appelle la conservation du moment angulaire. Ce principe veut qu’un système physique (appelé moment) reste constant tant que tout changement dans un sens sera compensé par un changement équivalent dans le sens opposé.

Basilic
© Université de Californie à Berkeley

Ainsi, de très petits mouvements de la perche permettent au centre de gravité du funambule de rester là où il doit se trouver, exactement à la verticale au-dessus du fil. On aura tout intérêt à utiliser une perche qui soit mince et longue plutôt qu’épaisse et courte, parce que, pour le même poids, elle aura un moment d’inertie plus grand. La science permet de comprendre cette réalité. Elle établit (voici un dernier rappel de physique, puis on passe à autre chose…) que le moment angulaire d’un corps est le produit de la vitesse angulaire par son moment d’inertie.

Revenons à nos reptiles. Les chercheurs ont commencé par filmer les lézards à l’aide d’une caméra ultrarapide au cours de différents sauts. Visiblement, l’agame utilise sa queue pour orienter son vol. Sautant d’une plateforme horizontale pour atterrir sur une paroi verticale, il relève l’avant de son corps et compense ce mouvement en orientant également sa queue vers le haut. Autrement dit, il contrebalance un mouvement de son corps par un mouvement de même ampleur de sa queue. Exactement comme le funambule.

Après avoir confirmé leurs observations par une simulation mathématique, les chercheurs ont construit un robot pour voir s’il pourrait profiter du même effet. Pour cela, ils ont bricolé une petite voiture téléguidée en la munissant d’une queue en aluminium contrôlée par un gyroscope. Ce dispositif permet de doter le robot d’un système de rétroaction dynamique. Il leur restait à propulser le robot sur un tremplin et à filmer le tout.

À chaque saut, les roues de devant commençaient à tomber dans le vide alors même que les roues arrière étaient encore en contact avec la rampe, ce qui faisait piquer du nez le robot. La queue arrivait à compenser ce phénomène, mais pas toujours de manière très efficace, ce qui donnait des atterrissages un peu rudes. Les chercheurs ont alors fait varier les conditions. Lorsque le système de rétroaction dynamique était bloqué, le robot tournait comme un corps rigide et retombait lourdement. Mais dès que le système était activé, la queue remontait dans les airs alors que le système appliquait un effet de torsion pour stabiliser la voiture, ce qui donnait un atterrissage très doux.

Ces résultats, les chercheurs les expliquent en se référant à leurs modèles naturels. Durant leurs sauts, les lézards changent l’angle de leur queue suivant l’intensité et la direction de la perturbation du moment angulaire. Les petits robots des chercheurs reproduisent très bien ce comportement. Ils permettront de concevoir une génération de robots industriels encore plus futés, capables de sauter sur des surfaces inclinées. Les animaux, des modèles technologiques? L’idée est très ancienne, mais ce n’est que depuis l’arrivée de la science moderne qu’on peut percer quelques-uns de leurs secrets. Il y a de quoi se réjouir, la nature sera toujours une fabuleuse source d’inspiration.

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