RechercheRobohub 28 septembre 2026

Petit, moyen ou grand : un poisson robotique conserve sa capacité de nage

1 source couvre ce sujet·Source originale ↗·

Résumé IASource uniqueImpact UE

Des ingénieurs de l'EPFL et de l'université de New York (NYU) ont présenté ScaFi, un robot poisson conçu pour être redimensionné sans repartir de zéro, dans une étude signée par Nana Obayashi et publiée dans la revue npj Robotics. Obayashi a dirigé le projet pendant sa thèse au Computational Robot Design & Fabrication Lab de l'EPFL, dirigé par Josie Hughes, et occupe désormais un poste de professeure assistante au NYU Center for Robotics and Embodied Intelligence. Inspiré de poissons comme la morue et le maquereau, qui concentrent la flexion de leur corps près de la queue, ScaFi associe une section avant rigide et une queue flexible en tiges de fibre de verre, actionnée par un seul moteur tirant deux tendons croisés pour produire le mouvement en S de la nage des poissons. Seul le diamètre des tiges de la queue varie avec la taille du robot ; le moteur et le système de tendons restent identiques. L'équipe a construit trois exemplaires, d'environ 0,6, 1,1 et 2,9 mètres de long, testés avec le laboratoire Unsteady Flow Diagnostics de l'EPFL, dirigé par Karen Mulleners : le plus petit robot produit des tourbillons proches de ceux de poissons réels, et la nage des trois tailles se superpose une fois ramenée à l'échelle du corps, malgré un facteur d'agrandissement proche de cinq. Sur le terrain, le robot moyen a été testé dans un ruisseau suisse, le plus grand dans le lac Léman, et le plus petit dans des criques de 15 à 30 centimètres de profondeur, continuant à nager après une perte de signal GPS. L'efficacité énergétique ne suit en revanche pas la même logique : les deux petits robots sont comparables, mais le plus grand consomme davantage et nécessite un moteur plus puissant, sans cause précisément identifiée (traînée, inertie évoquées). Le plus petit robot est aussi le plus agile mais le plus lent à se stabiliser après une perturbation, contrairement aux plus grands, plus stables mais moins réactifs.

Cette approche répond à une limite concrète des véhicules sous-marins à hélice, qui s'accrochent dans la végétation, soulèvent les sédiments et effraient la faune, ce qui les rend mal adaptés aux ruisseaux peu profonds ou aux zones densément végétalisées. Les robots bio-inspirés qui ondulent comme des poissons évitent ce problème, mais jusqu'ici chaque taille exigeait une conception distincte. En ne faisant varier qu'un seul paramètre structurel, ScaFi réduit l'effort d'ingénierie nécessaire pour couvrir plusieurs environnements avec une même architecture, un argument direct pour les équipes qui doivent surveiller aussi bien un petit cours d'eau qu'un lac. Il offre aussi un moyen d'étudier systématiquement l'effet de l'échelle sur la nage, difficile à isoler chez l'animal ou sur des robots sur mesure. Le bémol pour les intégrateurs : la préservation du mouvement de nage ne garantit ni efficacité énergétique ni agilité constantes, deux paramètres qui continuent de varier avec la taille.

Ce travail s'inscrit dans des années de recherche en robotique biomimétique cherchant à remplacer l'hélice par une ondulation corporelle, en s'appuyant sur des espèces qui conservent leur style de nage sur une large gamme de tailles dans la nature. Il a été mené au sein de l'écosystème robotique de l'EPFL, associant le CREATE Lab, le laboratoire de Josie Hughes et celui de Karen Mulleners, avec un prolongement désormais établi vers le NYU Center for Robotics and Embodied Intelligence où Obayashi poursuit ses travaux. Aucun calendrier de commercialisation ni partenaire industriel n'est mentionné : il s'agit pour l'instant d'une démonstration de faisabilité scientifique, les auteurs évoquant la possibilité d'étendre ce principe de mise à l'échelle à d'autres plateformes robotiques bio-inspirées.

À lire aussi

1Interesting Engineering

Des scientifiques créent un poisson-robot qui passe de 60 cm à 3 mètres grâce à une simple modification de la queue

Une équipe dirigée par Nana Obayashi, professeure assistante à NYU Tandon et alors doctorante à l'EPFL, a développé ScaFi, un robot poisson qui change d'échelle sans perdre sa nage. Il associe une section avant rigide à une queue flexible en fibre de verre ; un seul moteur tire deux tendons croisés près de l'extrémité pour produire l'ondulation en S des poissons comme la morue et le maquereau. Changer de taille ne demande qu'un ajustement du diamètre des tiges de queue, plus épaisses sur les grands modèles ; moteur et tendons restent identiques. Trois versions de 0,6, 1,1 et 2,9 mètres ont été testées sur le terrain, dans un ruisseau suisse, sur le lac Léman et dans des criques de 15 à 30 cm de profondeur. Les trois nages sont restées cohérentes une fois ramenées à l'échelle du corps, et un modèle a continué de nager en ruisseau après avoir perdu le GPS. Résultats publiés dans la revue npj Robotics. Le résultat répond à un problème concret : surveiller un ruisseau puis un lac exige d'ordinaire deux robots conçus séparément, alors qu'un même patron de nage couvre naturellement une large gamme de tailles chez les poissons. En réduisant le changement d'échelle à un seul paramètre, le diamètre des tiges de queue, ScaFi limite l'effort de conception nécessaire pour adapter un robot bioinspiré à des environnements différents, un enjeu concret pour les intégrateurs de monitoring aquatique. Les chercheurs notent toutefois que l'efficacité énergétique ne suit pas la même logique : le plus grand robot s'est montré nettement moins efficace, nécessitant un moteur plus puissant, sans cause certaine identifiée (traînée et inertie sont suspectées). Un compromis similaire apparaît face aux perturbations, où le plus petit robot, pourtant le plus agile, récupère le plus lentement. Cette transparence sur les limites distingue une avancée réelle sur la modularité d'un simple effet d'annonce. La plupart des robots poissons visent une taille et une mission uniques, reproduisant la nage par flexion du corps qui, comme les véhicules à hélice, évite de s'accrocher à la végétation ou d'effrayer la faune. ScaFi s'inspire de poissons comme la morue et le maquereau, dont la nage à flexion concentrée vers la queue se retrouve chez des tailles corporelles très variées dans la nature. Le projet a été mené à l'EPFL, en Suisse, avant qu'Obayashi ne rejoigne NYU Tandon à New York. Aucun partenaire industriel ni déploiement commercial n'est mentionné : il s'agit d'une recherche académique publiée dans npj Robotics, sans pilote annoncé à ce stade. Les auteurs suggèrent que ce principe de mise à l'échelle par un paramètre structurel unique pourrait s'étendre à d'autres robots flexibles hors du milieu aquatique.

UELa recherche a été menée à l'EPFL en Suisse, illustrant la contribution de la robotique académique européenne à la robotique bioinspirée sous-marine.

RecherchePaper

1 source

2Robohub

La nage intermittente améliore l'efficacité énergétique des mouvements d'un robot poisson

Une équipe internationale réunissant l'EPFL (Suisse), l'université Duke (États-Unis) et l'Instituto Superior Técnico (Portugal) a développé ZBot, un robot bio-inspiré reproduisant la nage larvaire du poisson-zèbre. Construit à une échelle 200 fois supérieure à l'animal réel, ZBot mesure 80 cm de long pour 2,8 kg, avec une queue flexible composée de six segments motorisés par servomoteurs imitant l'ondulation naturelle du poisson. Sa tête intègre un contrôleur central faisant office de système nerveux, des caméras haute précision et des capteurs de puissance en temps réel, avec des interfaces d'extension prévues pour des recherches complémentaires sur le traitement visuo-moteur et le système vestibulaire. L'équipe a couplé ce robot à un modèle neurocomputationnel simulant les circuits neuronaux du poisson-zèbre, articulé autour de générateurs de rythme central (CPG), d'un module de déclenchement de salve de nage et de neurones de projection spinale ventrale. Ce système accumule les signaux d'entrée via un intégrateur à fuite et ne déclenche l'ondulation de la queue qu'une fois un seuil atteint, reproduisant le cycle naturel de nage active courte suivie de planée passive, dite nage intermittente ou bout-and-glide. En ajustant fréquence, amplitude et seuil de déclenchement, ZBot reproduit plusieurs allures de nage larvaire, dont la nage droite lente, les virages de routine et les virages en J, testées en eau (viscosité 1 cP, nombre de Reynolds entre 64 000 et 160 000) et en liquide modérément visqueux (213,9 cP, Reynolds à partir de 37,4). Cette recherche vise à démontrer que la nage intermittente, observée chez des espèces aussi variées que les larves de poisson-zèbre, les tétras à nez rouge, les carpes koï ou les baleines, offre un gain d'efficacité énergétique par rapport à la nage continue par ondulation permanente de la queue. Pour les robots aquatiques et plus largement pour la robotique mobile, l'enjeu est direct : réduire la consommation énergétique permet d'allonger l'autonomie, de diminuer la taille des batteries embarquées et donc de concevoir des systèmes plus légers et plus maniables. La démarche illustre une tendance de fond en robotique bio-inspirée, celle de transposer des stratégies locomotrices affinées par des milliards d'années de sélection naturelle plutôt que de s'appuyer uniquement sur l'optimisation algorithmique classique des trajectoires. En modélisant explicitement le mécanisme neuronal de commutation entre phases actives et passives, l'équipe propose un cadre transférable à d'autres plateformes robotiques nageuses. Le projet s'inscrit dans le champ établi de la biorobotique aquatique, où plusieurs laboratoires explorent depuis des années des robots poissons pour étudier la propulsion ondulatoire, sans qu'un acteur unique ne domine encore ce segment de niche, contrairement au secteur des humanoïdes. ZBot se distingue par sa fidélité morphologique au poisson-zèbre larvaire, organisme modèle très étudié en neurosciences et en biologie du développement, ce qui permet à l'équipe EPFL-Duke-Instituto Superior Técnico de relier directement les résultats robotiques à des hypothèses biologiques sur le contrôle moteur. Le travail s'appuie aussi sur un jumeau numérique, simZFish, utilisé pour valider en simulation la réponse optomotrice guidée visuellement avant de la reproduire sur le robot physique. La plateforme, dotée d'interfaces capteurs extensibles, est conçue pour accueillir de futurs travaux de recherche plutôt que pour une commercialisation à court terme.

UELe projet associe l'EPFL (Suisse) et l'Instituto Superior Técnico (Portugal), illustrant l'implication de la recherche europeenne en biorobotique aquatique, sans impact industriel ou reglementaire direct sur la France.

RecherchePaper

1 source

3New Atlas Robotics

Ce poisson-robot nage comme un vrai et peut être construit à n'importe quelle taille

Des ingénieurs de la Tandon School of Engineering de New York University ont mis au point un robot poisson dont la nage imite celle d'un poisson réel, conçu pour être décliné à n'importe quelle taille, du prototype de laboratoire à des versions bien plus grandes. Ni les dimensions ou performances précises, ni les noms des chercheurs ou la publication associée ne sont indiqués : il s'agit pour l'instant d'une annonce de recherche illustrée par une démonstration, pas d'un produit fini ni d'un système déployé sur le terrain. Le projet s'inscrit dans le mouvement de la robotique bio-inspirée, qui a déjà produit des machines imitant les tatous, les éléphants ou les oiseaux pour reproduire des capacités que les architectures classiques peinent à égaler. Sous l'eau, un corps ondulant et des nageoires promettraient plus de maniabilité et une propulsion plus discrète que les hélices rigides des véhicules autonomes actuels, un atout pour l'inspection industrielle et la surveillance environnementale. L'argument central est la scalabilité : décliner un même design à des échelles très différentes pour passer du laboratoire à un usage commercial. Aucun calendrier de tests en conditions réelles, aucun partenaire industriel ni aucune date de publication ne sont mentionnés. Le projet rejoint la lignée des robots poissons de recherche, dont le RoboTuna et SoFi du MIT sont des précédents connus, sans qu'on sache si ce nouveau système se distingue par des performances mesurées ou par sa seule conception modulaire. Faute de données chiffrées, ce développement reste un jalon de recherche, pas une avancée prête à être industrialisée.

RecherchePaper

1 source

4arXiv cs.RO

WorldContact : un modèle du monde centré sur le contact pour l'apprentissage robotique à grande échelle

Un article publié sur arXiv sous la référence 2609.19600v1 présente WorldContact, un modèle du monde ("world model") centré sur le contact, conçu pour la manipulation d'objets déformables comme les sacs de courses en plastique. Le système est construit à partir d'un nombre limité de trajectoires de haute qualité et prédit la dynamique des objets avec des pas de temps plus larges que le simulateur numérique classique dont il s'inspire, ce dernier nécessitant de très petits pas d'intégration pour capter les mouvements rapides et éviter l'interpénétration des surfaces. Les auteurs ont testé WorldContact sur 16 tâches de manipulation de sacs de courses. Sur un seul GPU Nvidia H100, les mesures de state-rollout montrent une accélération d'un facteur 10 par rapport au simulateur source, un chiffre qui exclut toutefois le rendu graphique et les entrées-sorties disque, ce qui limite sa comparabilité directe avec un temps d'exécution complet. Les données générées ont servi à affiner une politique vision-langage-action (VLA) existante, ensuite déployée sur un robot réel. Sur la tâche de levage de sac, le taux de réussite au premier essai passe de 65%, lorsque la politique est entraînée uniquement sur les données du simulateur d'origine, à 95% une fois le jeu de données enrichi par WorldContact. Ce résultat s'attaque à un goulot d'étranglement bien identifié dans la robotique de manipulation: l'expérience physique réelle nécessaire pour adapter un robot à un nouvel objet ou une nouvelle tâche reste coûteuse à collecter, et les objets déformables comme les tissus ou les emballages souples aggravent le problème car leur simulation fine est lente. Un modèle du monde dix fois plus rapide que la simulation physique classique, capable de produire des données d'entraînement synthétiques exploitables pour affiner une politique VLA, offre une piste concrète pour réduire ce coût. Le saut de 65% à 95% de succès sur un robot réel constitue une preuve empirique, quoique limitée à un seul type de tâche, que l'augmentation de données via world model peut combler une partie de l'écart entre simulation et réalité pour la manipulation déformable, un domaine où les politiques génériques peinent généralement à généraliser. L'étude s'inscrit dans la tendance croissante des modèles du monde appris comme alternative ou complément aux simulateurs physiques classiques en robotique, ces derniers étant pénalisés par leurs contraintes d'intégration numérique sur les phénomènes de contact rapide. L'abstract ne précise ni l'affiliation des auteurs ni de calendrier de déploiement au-delà de la validation expérimentale sur robot réel; les résultats, obtenus sur 16 tâches centrées sur un seul type d'objet, relèvent d'une preuve de concept plutôt que d'un système prêt à l'industrialisation, la généralisation à d'autres catégories d'objets déformables restant à démontrer.

RecherchePaper

1 source