RechercheRobohub 15 juillet 2026

Un robot à ailes battantes nage et vole comme un oiseau plongeur

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Résumé IASource uniqueImpact UE

Des chercheurs de l'EPFL et du MIT ont présenté un robot volant capable de nager sous l'eau puis de reprendre son envol, à l'image des oiseaux plongeurs comme les guillemots, les mouettes, les macareux ou les pétrels. Baptisé FAAV (flapping-wing aerial-aquatic vehicle), l'engin pèse moins de 300 grammes et se compose d'un fuselage central, de deux ailes battantes flexibles et d'une queue orientable, ces deux derniers éléments étant interchangeables selon la taille souhaitée. Les essais, menés d'abord dans un bassin à l'EPFL puis en conditions réelles sur le lac Léman, ont permis d'identifier la combinaison optimale de paramètres : des ailes de 80 centimètres, une fréquence de battement d'environ 5 hertz, et une inclinaison de la queue permettant au robot de nager sous l'eau à près d'un mètre par seconde puis de voler à environ 6 mètres par seconde, des valeurs proches de celles observées chez les oiseaux plongeurs réels. Pour franchir la surface, l'appareil doit adopter une trajectoire à 70 degrés afin d'éviter que ses ailes ne touchent l'eau au moment du décollage. Les résultats ont été publiés dans la revue Science.

Cette démonstration constitue une avancée notable pour la robotique bio-inspirée aérienne et aquatique, un domaine où la transition fluide entre deux milieux aux propriétés physiques très différentes reste un obstacle technique majeur. Au-delà de l'exploit d'ingénierie, le projet ouvre la voie à une nouvelle catégorie de drones capables d'atteindre des zones difficiles d'accès pour les navires océanographiques classiques, glaciers, ports, ou zones de présence de cétacés, afin d'y prélever des échantillons ou d'y effectuer des mesures à moindre coût. Pour les acteurs de la surveillance environnementale et de l'océanographie, un tel système pourrait réduire significativement les coûts et les risques logistiques associés aux missions de terrain, tout en offrant une alternative légère aux flottes de capteurs marins traditionnelles.

Le projet a démarré sous la direction de Raphael Zufferey, alors chercheur postdoctoral à l'EPFL au sein des laboratoires LIS (Laboratory of Intelligent Systems, dirigé par Dario Floreano) et BioRob (Biorobotics Lab, dirigé par Auke Ijspeert), avant d'être achevé au MIT où Zufferey dirige désormais l'AURA Lab, spécialisé dans les véhicules aériens et aquatiques bio-inspirés. Des co-auteurs du Northwest Indian College, aux États-Unis, ont également contribué à l'étude. Sur le plan technique, les ailes du robot sont recouvertes de membranes fines traitées avec des nanoparticules hydrophobes pour limiter l'adhérence de l'eau, tandis qu'un moteur électrique étanche entraîne un vilebrequin assurant le battement des ailes. Les chercheurs envisagent désormais des déploiements pilotes avec des océanographes et des communautés côtières, la prochaine étape consistant à valider l'usage opérationnel de l'appareil pour la collecte de données en conditions réelles.

Impact France/UE

Le projet a été initié et testé à l'EPFL (Suisse) sur le lac Léman, renforçant l'expertise scientifique européenne en robotique bio-inspirée aérienne-aquatique avant son achèvement au MIT.

À lire aussi

1MIT News Robotics

New flapping robot nage et vole comme un oiseau plongeur

Une équipe du MIT et de l'EPFL à Lausanne a mis au point un robot volant capable de plonger dans l'eau puis de reprendre son envol, imitant les oiseaux plongeurs comme les macareux, les huarts ou les puffins. Baptisé FAAV (flapping-wing aerial-aquatic vehicle), l'engin pèse moins de 300 grammes et se compose d'un fuselage central, de deux ailes battantes flexibles et d'une queue orientable, ces éléments pouvant être remplacés par différentes tailles selon les besoins. Les essais ont été menés dans un bassin puis sur un lac, où les chercheurs ont identifié les combinaisons de taille d'ailes, de fréquence de battement et d'angle de queue permettant une transition fluide entre la nage sous-marine, le franchissement de la surface et le vol aérien. Les résultats, publiés le 9 juillet 2026 dans la revue Science, s'appuient notamment sur l'observation que les petits oiseaux plongeurs battent des ailes environ 10 fois par seconde dans l'air et 4 fois par seconde sous l'eau, une fréquence légèrement inférieure chez les espèces plus grandes en raison de leur envergure. L'étude est menée par Raphael Zufferey, professeur assistant en génie mécanique au MIT et responsable de l'AURA Lab, avec des co-auteurs de l'EPFL et du Northwest Indian College à Bellingham (État de Washington). L'intérêt de ce robot dépasse la simple prouesse mécanique : il démontre qu'une plateforme robotique mobile peut reproduire la transition air-eau que seule une centaine d'espèces d'oiseaux savent exécuter dans la nature, une bascule rendue complexe par le fait que l'eau est mille fois plus dense que l'air. Pour l'océanographie et la biologie marine, cela ouvre la voie à une nouvelle catégorie de drones capables d'aller prélever des échantillons ou effectuer des mesures dans des zones difficiles d'accès pour les navires classiques (icebergs, ports, zones fréquentées par des cétacés), à un coût nettement inférieur aux méthodes actuelles. C'est aussi une validation concrète que l'approche bio-inspirée, en s'appuyant sur des données de vol réelles issues d'oiseaux plongeurs, peut se traduire en un système robotique fonctionnel et pas seulement en simulation. Le projet s'inscrit dans les travaux de l'AURA Lab du MIT, spécialisé dans les véhicules aériens et aquatiques inspirés de la biomécanique animale pour surveiller la santé des océans et des cours d'eau de façon peu intrusive. Zufferey et son équipe avaient d'abord recensé dans la littérature scientifique les données de vol de puffins, pétrels et martins-pêcheurs avant de concevoir un robot calé sur ces fréquences de battement naturelles. Les auteurs présentent ce projet comme une première étape vers des flottes de drones lancés depuis un bateau ou la côte, capables d'alterner vol et plongée pour la collecte de données environnementales, sans toutefois annoncer à ce stade de calendrier de déploiement opérationnel.

UEL'EPFL (Lausanne) est coauteur de cette recherche publiee dans Science, illustrant une contribution europeenne notable a la robotique bio-inspiree, mais aucun deploiement operationnel n'est prevu en France ou en UE a ce stade.

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2New Atlas Robotics

Premier robot de la taille d'un oiseau capable de nager, plonger et redécoller en vol

Voici le texte rédigé : Des chercheurs du MIT et de l'EPFL ont mis au point un robot inspiré des oiseaux plongeurs, capable de nager, plonger puis reprendre son envol en utilisant une seule et même paire d'ailes, sans hélices, sans pattes et sans mécanisme de pliage façon origami pour changer de mode. Le prototype, de la taille d'un oiseau, reproduit le comportement de certaines espèces comme les fous de Bassan ou les guillemots, qui plongent dans l'eau à haute vitesse avant de ressortir en vol. Les équipes ont travaillé sur la mécanique des ailes pour qu'elles remplissent une double fonction aérodynamique et hydrodynamique, un défi technique généralement contourné dans la robotique existante par l'ajout d'organes séparés pour chaque mode de locomotion. Cette prouesse est significative pour la robotique bio-inspirée car elle démontre qu'un seul appendice mécanique peut gérer deux régimes physiques très différents, l'air et l'eau, sans transformation structurelle ni actionneurs supplémentaires. Pour les ingénieurs travaillant sur les drones et véhicules multi-milieux, cela ouvre une piste de conception plus légère et plus fiable, avec moins de points de défaillance mécanique qu'une architecture à modules interchangeables. C'est aussi un signal pour les applications de surveillance environnementale ou océanographique, où un même engin pourrait observer depuis les airs et sous la surface sans changement d'équipement. Le projet s'inscrit dans la lignée des recherches en biomimétisme portées depuis plusieurs années par le laboratoire de systèmes intelligents de l'EPFL et par des groupes du MIT travaillant sur les drones bio-inspirés, qui avaient déjà exploré des ailes déformables pour le vol seul. La concurrence sur les robots multi-milieux inclut notamment des travaux antérieurs sur des drones capables de plonger brièvement, mais sans la capacité de nage soutenue ni de redécollage répété démontrée ici. Les chercheurs visent désormais à améliorer l'endurance et la robustesse du système en conditions réelles, avec des essais en mer évoqués comme prochaine étape, sans calendrier de commercialisation précisé à ce stade.

UELa recherche implique l'EPFL, institution suisse-europeenne reconnue en robotique bio-inspiree, mais aucune application industrielle ou francaise n'est encore prevue.

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3arXiv cs.RO

Contrôle neuromorphique d'un robot à ailes battantes sur matériel à ressources limitées

Des chercheurs ont présenté un framework de contrôle neuromorphique hiérarchique permettant le vol autonome embarqué d'un micro-robot à ailes battantes inspiré du papillon, pesant moins de 30 grammes. L'architecture déploie deux réseaux de neurones impulsionnels (Spiking Neural Networks, SNNs) directement sur un microcontrôleur ESP32 disponible dans le commerce pour environ 5 dollars : le premier SNN assure l'estimation d'état à partir des retours sensoriels bruts, le second pilote les ailes via modulation d'un Générateur de Patron Central (CPG). Entraîné par imitation learning, le système démontre un suivi stable des angles de tangage et de cap en vol libre non attaché (untethered), sans infrastructure externe. Sur le plan des performances, le contrôleur SNN réduit la latence d'inférence de 36 % (de 1 059 µs à 680 µs) et la consommation de 18 % (de 0,033 W à 0,027 W) par rapport à une baseline réseau de neurones artificiel (ANN) classique. Ce résultat est significatif car il démontre qu'un calcul de type spike-based est viable sans hardware spécialisé (neuromorphic chips type Intel Loihi ou SpiNNaker), en s'appuyant uniquement sur du silicium grand public. Pour les acteurs du secteur des micro-drones et de la robotique embarquée, cela ouvre une voie crédible vers l'autonomie embarquée sur plateformes ultra-contraintes en masse et en énergie (SWaP), un verrou reconnu de la filière. La combinaison estimation d'état + contrôle moteur en un seul pipeline neuromorphique léger, tournant en boucle fermée en temps réel, valide une hypothèse longtemps contestée : les SNNs peuvent rivaliser avec les ANNs sur des tâches de contrôle dynamique à haute fréquence sans sacrifier la précision. Les micro-véhicules à ailes battantes (FWMAVs) sont étudiés depuis une vingtaine d'années pour leur efficacité aérodynamique supérieure aux quadrotors à faible vitesse, mais leur adoption est freinée par la complexité des dynamiques non-linéaires et l'impossibilité historique d'embarquer suffisamment de puissance de calcul. Des projets comme le RoboBee de Harvard ou le DelFly de TU Delft ont établi les bases mécaniques, sans parvenir à la pleine autonomie embarquée. Sur le front concurrent, les approches à base d'ANNs classiques restent dominantes mais se heurtent aux mêmes contraintes énergétiques. Les auteurs revendiquent une première mondiale pour le contrôle neuromorphique entièrement embarqué sur FWMAV en vol autonome, affirmation qui devra être confirmée par pair review complet ; l'article est actuellement un preprint arXiv (2605.19430, mai 2025). Les prochaines étapes attendues concernent la robustesse aux perturbations extérieures et l'extension à des manœuvres 3D plus complexes.

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4Robohub

De nouvelles connaissances sur le vol des insectes ouvrent la voie à des robots à ailes battantes stables

Des chercheurs de l'Université Cornell ont publié le 1er mai 2026 dans les Proceedings of the National Academy of Sciences un modèle computationnel qui reformule les conditions de stabilité du vol battu chez les insectes. Dirigée par Z. Jane Wang, professeure de physique et d'ingénierie aérospatiale, et co-signée par Owen Wetherbee en premier auteur, l'étude fait suite à plus d'une décennie de travaux amorcés sur les circuits neuronaux des mouches des fruits. Le modèle de départ, une simulation 3D complète, montrait que la mouche des fruits actualise sa posture à chaque battement d'aile, soit environ une fois toutes les 4 millisecondes. L'équipe a ensuite condensé cette simulation en un modèle réduit qui préserve les équations physiques essentielles tout en restant calculable à grande échelle. Cinq paramètres structurent ce qu'elle appelle un "espace morphologique et cinématique à cinq dimensions" : le rapport masse aile/corps, la charge alaire, la position de l'articulation alaire, la fréquence de battement et l'amplitude du mouvement. De cet espace émergent deux formules explicites définissant la frontière de stabilité, centrées sur un mécanisme d'anti-résonance qui permet à l'animal de neutraliser passivement les oscillations de son corps malgré les perturbations aérodynamiques extérieures. Le résultat le plus contre-intuitif tient dans le constat que de nombreuses configurations de vol battu atteignent une stabilité passive, c'est-à-dire sans correction neuronale active, à condition d'être positionnées dans la bonne zone de l'espace morphologique. La littérature antérieure concluait au contraire que la quasi-totalité des insectes sont passivement instables et dépendent de circuits neuronaux rapides pour se maintenir en vol. L'explication de cette divergence est méthodologique : les études précédentes ne modélisaient que quelques espèces réelles, correspondant à autant de "points isolés" dans un espace de paramètres bien plus vaste. En élargissant cet espace, Cornell montre que ces espèces étudiées constituaient un échantillon non représentatif. Pour les roboticiens, l'implication est directe : il devient théoriquement possible de concevoir un drone à ailes battantes qui se stabilise par sa géométrie et sa fréquence de battement, sans recourir à des boucles de rétroaction complexes, une voie sur laquelle les systèmes embarqués actuels n'ont jamais pleinement abouti. Le problème du vol battu stable en robotique reste ouvert depuis plusieurs décennies. Les micro-drones à ailes battantes existants, comme le Harvard RoboBee ou les prototypes développés par TU Delft dans le cadre du projet DelFly, s'appuient massivement sur des contrôleurs actifs pour compenser leur instabilité intrinsèque, ce qui accroît la complexité embarquée et réduit l'autonomie. Le modèle de Cornell offre un chemin alternatif : identifier, par calcul, les combinaisons de fréquence et de morphologie qui placent un engin dans la zone d'anti-résonance stable, avant même la fabrication. L'équipe n'annonce pas de prototype, et le gap entre modèle computationnel et robot physique reste substantiel, notamment en raison des contraintes matériaux et d'actionnement. Néanmoins, la disponibilité de critères analytiques explicites, là où il n'existait auparavant que des simulations coûteuses espèce par espèce, constitue une base de conception réutilisable pour les laboratoires travaillant sur les MAV (micro aerial vehicles) à battement d'ailes.

UELes laboratoires européens travaillant sur les micro-drones à ailes battantes, dont TU Delft avec le projet DelFly, disposent désormais de critères analytiques explicites pour identifier les configurations passivamente stables, réduisant la dépendance aux contrôleurs actifs coûteux en ressources embarquées.

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