BionicOpter

Libellules, agrions et autres demoiselles...

Animateur : Bertrand P

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kahraba
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Enregistré le : samedi 18 février 2012, 16:43
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Message par kahraba »

Dites-moi si je suis complètement hors-sujet, mais cela a tout de même un lien avec l'odonatologie. Je m'attendais même à ce que quelqu'un finisse par en parler ici...

Prouesse technologique, le BionicOpter vise à reproduire le vol d'un anisoptère. Bien que ses 63 cm d'envergure et 13 degrés de liberté ne rivalisent que d'assez loin avec la légèreté et la complexité du vol des modèles (me semble-t-il), le résultat est assez convaincant, voire épatant !

http://www.festo.com/cms/fr_corp/13165.htm

Je précise n'avoir aucun lien avec l'entreprise Festo ! :)

Une question identification quand même : quelle est l'espèce visible tout au début de la vidéo ? 8-)

Quentin
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tioneb
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Message par tioneb »

Intéressant en effet!
Pour la libellule au début, c'est une Micrathyria (Amérique centrale essentiellement pour l'espèce à laquelle je pense), et si je me laissais entraîner par mon enthousiasme de débutant je dirais aequalis. Mais rien n'est moins sûr.
Quand on voit ce qu'on voit et qu'on entend ce qu'on entend, on n'est pas surpris de penser ce qu'on pense.
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oxie
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Enregistré le : lundi 5 novembre 2007, 20:35

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Message par oxie »

Intéressant mais il y a un gros blème, la propulsion est trop faible par rapport à la sustentation, ce qui donne un effet chaloupé que les libellules n'ont pas, la raison est simple, les libellules peuvent incliner les bords d'attaques de leurs ailes bien plus que ce modèle. En bas en propulsant en haut pour minimiser les résistances. Ici on voit que ce mobile hésite entre avancer et faire du sur place. Il y a de gros progrès à faire dans l'inclinaison des bords d'attaque.
Un autre progrès essentiel est la flexibilité des bords de fuite; les libellules ont en effet des ailes proportionnellement plus rigide à mesure qu'on se rapproche de la section proche du corps, et flexible à mesure qu'on s'en éloigne ce qui permet d'amorcer ce fameux double vortex qui leur permet d'avancer avec tant de grâce.
Bref intéressant mais très perfectible.
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kahraba
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Enregistré le : samedi 18 février 2012, 16:43
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Message par kahraba »

Oui oxie, tout à fait d'accord.
D'autre part les ailes ont généralement un angle d'attaque très élevé (pratiquement verticales durant le vol).
Avec un poids de 175g pour une envergure de 63cm, le rapport poids/(surface alaire) est multiplié par 2 ou 3 (2,7 en prenant pour comparaison un gros anisoptère de 1g pour 8cm d'envergure). La part de la puissance dédiée à la sustentation est donc nécessairement plus importante, d'où à mon avis l'aspect chaloupé du vol. Tant qu'on ne saura pas réduire le poids, pour aboutir à un comportement comparable il faudra augmenter soit surface alaire soit la fréquence des battements, ce qui éloignerait davantage la machine de ses modèles... :?

Et merci tioneb pour l'identification, je ne connaissais pas ce genre !
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oxie
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Enregistré le : lundi 5 novembre 2007, 20:35

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Message par oxie »

Réduire le poids ça va être un challenge intéressant car on ne sait pas encore miniaturiser les cervomoteurs à ce point. Le problème est que ces ailes sont mues par des muscles ultrapuissants et sophistiqués comme quoi la nature est parfois difficile à imiter alors que ce modèle a 320 000 000 année d'existence!

Un autre élément essentiel, est que les mouvements chez les animaux sont souvent produit par des muscles et des muscles antagonistes. Pour chaque mouvement dans une direction il existe un autre muscle qui permet de bouger le membre dans l'autre direction, or ces muscle ne sont jamais de puissance égale! Il n'y a qu'à regarder chez nous le biceps (fléchisseur) et le triceps son antagoniste extenseur. Or les ailes des libellules sont attachées à deux muscles groupés par paire, les muscles abaisseurs et les antagonistes relévateurs. Comme le mouvement de préparation demande moins de puissance musculaire et moins d'énergie, ces muscles relévateurs sont toujours moins puissants (quel que soit l'animal volant d'ailleurs depuis les ptérosaures, en passant pas oiseaux, les chauves souris et bien sur les insectes). Cela signifie que pour mouvoir leurs ailes, puisque les libellules ont des muscles directs, elles ont un groupe de 8 muscles principaux (4 abaisseurs et 4 relévateurs). Or les ornithoptères (les mobiles télécommandé qui battent des ailes) fonctionnent avec des moteurs d'une puissance toujours égale (ces moteurs mettent la même énergie pour abaisser les ailes que pour les relever et donc sont très dispendieux en énergie puisqu'ils en consomment trop pour le mouvement de relevé!). Les mouvements sont obtenu par une séquence contrôlée par des engrenages. pour se rapprocher de la réalité il faudrait au moins qu'il y a ai deux moteurs découplés! Un moteur puissant pour la propulsion et la sustentation et un moteur plus faible pour le relèvement.
Cela signifie deux fois plus de poids et donc un gros problème de miniaturisation. Tant qu'on arrivera pas a découpler les mouvements on singera la réalité tout au plus. Ce n'est pas tout, il faut imaginer un système tel que le moteur principal assurant le mouvement vers le bas, se coupe automatiquement en même temps que le moteur secondaire qui assure le mouvement vers le haut démarre le tout avec une séquence contrôlée afin de ne pas démarrer trop tôt et contrarier l'aérodynamisme ou trop tard et perdre de la portance. Bref pas simple tout ça!

Rien que pour le plaisir, un extrait des invention de la vie et des images du couple Rüppell à 500 images secondes:

http://www.dailymotion.com/video/xegnvv ... layrelon-1

film vers 3:30 ' On voit bien la manière dont la machine fonctionne.
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kahraba
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Message par kahraba »

Merci beaucoup pour ce point de vue ; je n'avais pas vu le problème sous cet angle !
Bref, j'ai bien une piste pour reproduire la non-symétrie des mouvements antagonistes sans avoir recours à deux actionneurs indépendants, mais je m'éloignerais des buts du forum. Je vais plutôt essayer de le vendre à Festo :lol:

Merci aussi pour le lien vidéo. J'en avais cherché, mais sans la référence je n'avais rien trouvé d'aussi bonne qualité. Très beau et instructif.
Quentin
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oxie
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Enregistré le : lundi 5 novembre 2007, 20:35

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Message par oxie »

Mais puisque tu as ouvert un topic sur le bionicopter on peut en parler parce que les considérations aérodynamiques sont passionnantes et montrent à quel point il est difficile de reproduire la nature. Je serais curieux de connaître ton dispositif pour découpler un moteur unique.
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kahraba
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Enregistré le : samedi 18 février 2012, 16:43
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Message par kahraba »

N'étant pas biomécanicien, ta remarque m'a fait considérer le problème sous un angle nouveau.
Pour obtenir une dissymétrie des puissances développées lors des deux mouvements on pourrait utiliser un système accumulateur (ressort, mécanique a priori, à la limite pneumatique) qui serait chargé pendant le relevage et restituerait l'énergie à la descente des ailes. Alors, avec un seul moteur, la puissance nécessaire lors de l'abaissement des ailes serait plus importante que lors de la remontée. Simple sur le principe mais évidemment compliqué à intégrer.
On reste dans ce que tu nommes, à juste titre, singerie et il est d'ailleurs impossible de savoir si les concepteurs du BionicOpter ont à un moment ou un autre cherché à reproduire cette dissymétrie.
Quant à la possibilité d'asservissement d'un moteur (synchrone notamment) à cet effet, cela me paraît irréalisable vu la fréquence des battements mais je questionnerai mes collègues électrotechniciens à ce sujet... À noter aussi qu'il n'y a ici qu'un seul moteur pour les 4 ailes, dont la séquence des battements est fixe. Pour régler le problème par un asservissement, il en faudrait au moins un par paire d'ailes. Mais alors, en plus du poids, vient le problème du synchronisme entre les moteurs etc.

Quentin
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oxie
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Message par oxie »

Je pensais moi a un système plus hydraulique que mécanique, mais alors là poids et problème de fréquence.
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oliricha
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Message par oliricha »

oxie a écrit :Rien que pour le plaisir, un extrait des invention de la vie et des images du couple Rüppell à 500 images secondes:
http://www.dailymotion.com/video/xegnvv ... layrelon-1
film vers 3:30 ' On voit bien la manière dont la machine fonctionne.
Super documentaire! Merci pour le lien :)
Olivier-Richardet.com
photographies de nature

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