Nécrobiotique : Des chercheurs transforment les pattes d’araignées mortes en pinces robotiques

Ils ont exploité la physiologie d’une araignée, première étape d’un nouveau domaine de recherche appelé “nécrobotique”.

Une capture d’écran de la vidéo de l’institut. Rice University/YouTube

Peu après que Daniel Preston, professeur adjoint de génie mécanique, ait établi son laboratoire au département de génie mécanique de Rice en 2019, lui et Faye Yap, étudiante diplômée en génie mécanique, ont eu leur moment Eureka.

“Nous déplacions des choses dans le laboratoire, et nous avons remarqué une araignée recroquevillée au bord du couloir”, a déclaré Yap dans un communiqué. “Nous étions vraiment curieux de savoir pourquoi les araignées se recroquevillent après leur mort.”

Les chercheurs se sont dit que “les araignées n’ont pas de paires de muscles antagonistes, comme les biceps et les triceps chez les humains”. Yap a déclaré : “Elles n’ont que des muscles fléchisseurs, qui permettent à leurs pattes de s’enrouler, et elles les étendent vers l’extérieur par pression hydraulique. Lorsqu’ils meurent, ils perdent la capacité de pressuriser activement leur corps. C’est pourquoi ils se recroquevillent.”

“À l’époque, nous nous sommes dit : ‘Oh, c’est super intéressant’. Nous voulions trouver un moyen de tirer parti de ce mécanisme”, a-t-elle déclaré.

Des années plus tard, les ingénieurs ont découvert comment transformer les araignées décédées en pinces mécaniques capables de se fondre dans les environnements naturels tout en ramassant des objets, comme d’autres insectes, qui les dépassent.

Une étude en libre accès publiée dans Advanced Science décrit le processus par lequel Preston et l’auteur principal Yap ont exploité la physiologie d’une araignée, première étape d’un nouveau domaine de recherche qu’ils appellent “nécrobotique”.

Une illustration montre le processus par lequel les ingénieurs en mécanique de l’université Rice transforment des araignées décédées en pinces nécrobiotiques, capables de saisir des objets lorsqu’elles sont déclenchées par une pression hydraulique. Source : Preston Innovation Laboratory/Université de Rice

Les araignées utilisent l’hydraulique pour bouger leurs membres.

“Il se trouve que l’araignée, une fois décédée, constitue l’architecture parfaite pour des pinces naturelles à petite échelle”, a déclaré Preston.

Le sujet était naturellement intéressant pour Preston, car son laboratoire est spécialisé dans les systèmes robotiques mous qui utilisent souvent des matériaux non traditionnels, par opposition aux plastiques durs, aux métaux et à l’électronique. “L’araignée s’inscrit dans ce champ d’investigation. C’est quelque chose qui n’a jamais été utilisé auparavant mais qui a beaucoup de potentiel”, a-t-il déclaré.

Les araignées utilisent l’hydraulique pour déplacer leurs membres, contrairement aux autres mammifères qui synchronisent des muscles opposés. Elles possèdent ce qu’on appelle une chambre prosomatique qui se contracte, envoyant un fluide corporel interne dans leurs pattes, ce qui les fait s’étendre. Le laboratoire de Preston a choisi des araignées-loups pour leur service, et les tests ont révélé qu’elles étaient capables de soulever plus de 130 % de leur propre poids corporel, et parfois beaucoup plus.

Une pince est utilisée pour soulever un cavalier et couper un circuit sur une planche à pain électronique, éteignant ainsi une LED. Source : Preston Innovation Laboratory / Université Rice

Ils ont demandé aux pinces de manipuler un circuit imprimé, de déplacer des objets et même de soulever une autre araignée.

L’équipe a inséré une aiguille dans la chambre du prosoma de l’araignée et a créé un joint autour de l’extrémité de l’aiguille avec une boule de superglue. Il a suffi de faire passer une infime quantité d’air par la seringue pour activer les pattes de l’araignée, ce qui a permis d’activer les pattes presque instantanément.

Des valves internes dans la chambre hydraulique des araignées leur permettent de contrôler chaque patte individuellement, et cela fera également l’objet de recherches futures, a déclaré Preston. “L’araignée morte ne contrôle pas ces valves”, a-t-il dit. “Elles sont toutes ouvertes. Cela a joué en notre faveur dans cette étude car cela nous a permis de contrôler toutes les pattes en même temps.”

Les chercheurs ont également noté que les petites araignées peuvent transporter des charges plus lourdes par rapport à leur taille. Plus l’araignée est grande, plus la charge qu’elle peut porter est faible par rapport à son propre poids corporel. Les recherches futures consisteront probablement à tester ce concept avec des araignées plus petites que l’araignée-loup, a déclaré Preston.

Plus qu’une simple cascade

Alors, quelle est l’utilité de cette technologie ?

“Nous pourrions nous pencher sur de nombreuses tâches de prélèvement et de positionnement, des tâches répétitives comme le tri ou le déplacement d’objets à ces petites échelles, et peut-être même des choses comme l’assemblage de la microélectronique”, a déclaré Preston.

“Une autre application pourrait consister à la déployer pour capturer de petits insectes dans la nature, car elle est intrinsèquement camouflée”, ajoute Yap.

Comme les araignées sont biodégradables, les ingénieurs sont certains de ne pas introduire un grand flux de déchets, “ce qui peut être un problème avec des composants plus traditionnels”.

Preston et Yap sont conscients que ces expériences peuvent ressembler à des cauchemars et qu’elles pourraient même ramener l’araignée à la vie.

“Bien qu’elle ait l’air d’être revenue à la vie, nous sommes certains qu’elle est inanimée, et nous l’utilisons dans ce cas strictement comme un matériau dérivé d’une araignée autrefois vivante”, a déclaré Preston. “Elle nous fournit quelque chose de vraiment utile.”

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche