Dans une avancée majeure pour la robotique sous-marine, des chercheurs de l’Institut de Technologie de Californie (Caltech) ont appris à un robot sous-marin à utiliser la turbulence comme mécanisme de propulsion, plutôt que de lutter contre elle.
L’équipe de recherche, dirigée par le professeur John Dabiri et l’ancien doctorant Peter Gunnarson (désormais à l’université Brown), a mis au point un système permettant à leur CARL-Bot de détecter et d’exploiter les anneaux de vortex — l’équivalent aquatique des ronds de fumée — pour se déplacer efficacement dans l’eau. Leurs résultats ont été publiés dans la revue PNAS Nexus le 12 mai 2025.
« Nous réfléchissions à des moyens pour que les véhicules sous-marins utilisent les courants turbulents pour leur propulsion et nous nous sommes demandé si, au lieu d’être un problème, ils ne pourraient pas représenter un avantage pour ces petits véhicules », explique Gunnarson, qui a construit le CARL-Bot (Caltech Autonomous Reinforcement Learning roBot) durant son passage à Caltech.
Le robot utilise un unique accéléromètre embarqué pour détecter lorsqu’il rencontre un anneau de vortex, puis effectue des manœuvres précises pour se positionner à l’intérieur de la limite matérielle du vortex. Une fois entraîné dans le vortex, le robot est propulsé sur de longues distances sans dépenser d’énergie supplémentaire. Lors de tests en laboratoire dans un bassin de cinq mètres, cette technique a permis de réduire la consommation d’énergie de près de cinq fois par rapport aux méthodes de propulsion classiques.
Bien que le CARL-Bot ait été initialement conçu avec des capacités d’intelligence artificielle pour la navigation, les chercheurs ont découvert une approche plus simple pour la prise de décision sous l’eau. L’équipe a développé des commandes basiques permettant au robot de détecter la position d’un anneau de vortex et de se placer pour « sauter dessus et profiter du trajet gratuitement », comme le décrit Gunnarson.
Cette innovation a des implications majeures pour l’exploration océanique, où les petits véhicules sous-marins autonomes sont souvent limités par l’autonomie de leur batterie et peuvent facilement être dépassés par les courants marins. Cette technologie pourrait permettre des missions de plus longue durée pour la surveillance environnementale, la recherche océanographique ou l’inspection d’infrastructures sous-marines. Le professeur Dabiri espère également appliquer ces principes à ses travaux sur les méduses bioniques, afin de créer potentiellement des systèmes hybrides combinant organismes biologiques et contrôles électroniques pour une exploration océanique plus efficace.