Des chercheurs en Corée du Sud ont déconstruit quantitativement ce qu'ils décrivent comme les "stratégies de mobilité ingénieuses" des graines qui s'enfouissent par rotation dans le sol. Ceci est un exemple des nombreuses façons dont la nature utilise la géométrie biologique pour fournir aux plantes des capacités musculaires.

Professeur Ho-Young Kim, de l'Université nationale de Séoul en Corée, a réuni ses collègues pour démarrer un projet de recherche basé sur l'inspiration qu'il a prise en regardant un documentaire sur les plantes. Graines manœuvrées pour creuser dans le sol à l'aide d'un appendice enroulé, connu sous le nom d'aube, qui réagit à l'humidité. L'équipe a enquêté sur l'enfouissement de cette arête et a découvert comment les jeunes pousses semblent imiter une perceuse pour s'enterrer. Leurs découvertes, publié la semaine dernière dans la revue Physique des fluides , pourrait avoir des implications dramatiques pour l'amélioration de la robotique agricole.

« Ce fut une surprise pour nous que la plante puisse produire des mouvements efficaces sans muscles. Nous avons immédiatement étudié des espèces de plantes avec des graines auto-enfouissantes et identifié des espèces de plantes en utilisant des stratégies de creusement similaires, " dit Wonjong Jung, un ancien élève de Kim et maintenant chercheur principal au Samsung Advanced Institute of Technology en Corée. "Bien que les graines de certaines plantes telles que le blé sauvage aient de simples arêtes incurvées qui ne présentent que des mouvements de flexion, les graines d'autres plantes à arêtes hélicoïdales peuvent générer des mouvements de rotation pour creuser. Nous pensions qu'il était hautement probable que les graines tournent d'elles-mêmes pour faciliter le creusement."

L'équipe de recherche a étudié les graines de l'espèce à fleurs Pelargonium, dont l'arête enroulée en hélice réagit à l'humidité, montrant une expansion hygroscopique. En milieu humide, l'aube se déforme pour se redresser. Si la graine est ancrée, cette réaction peut créer une poussée contre le sol lorsque la bobine de déroulement creuse et enfouit la graine par rotation.

"Notre travail met en lumière la fonctionnalité et la beauté surprenantes du design naturel, " Wonjung Kim, a déclaré un professeur de l'Université Sogang en Corée. "Bien que les plantes ne puissent généralement pas produire de mouvements actifs en raison de leur manque de muscle, certaines graines ont évolué pour créer des terriers vers un meilleur environnement de germination. Plus surprenant, lorsqu'une arête de forme hélicoïdale est exploitée, la stratégie d'enfouissement est remarquablement bonne pour la réduction de la traînée."

Au-delà de souligner un autre des merveilleux développements mécaniques de l'évolution, les modèles mathématiques résultant de ces travaux ont des applications directes en robotique actuelle et de prochaine génération. Comprendre la mécanique de ces graines et comment leur mouvement réduit la force de traînée de l'environnement granulaire du sol approfondit notre compréhension de la conception des machines à creuser le sol.

"Pour obtenir des informations environnementales telles que la pollution des sols dans des zones inaccessibles telles que les planètes spatiales, champs de bataille, ou zones sinistrées, de petits robots sont nécessaires, " a déclaré Kim. "Nos recherches ont démontré une réduction de la traînée des particules par rotation, qui informe une méthode efficace de conception d'intrus pour creuser des robots. Par ailleurs, les arêtes auto-enfouissantes sont une source d'inspiration pour la conception de robots non motorisés qui répondent à divers stimuli tels que la chaleur, léger, et l'humidité."