Des chercheurs de l’Université de Washington développent de minuscules capteurs qui peuvent se propager comme des pissenlits
La nature est toujours la parfaite source d’inspiration pour de nouvelles innovations technologiques, et cela se prouve une fois de plus avec la projet développé par une équipe de l’Université de Washington. Étonné par la façon dont les pissenlits se propagent à travers leurs pappus en forme de plumes et le vent, le groupe a décidé d’injecter l’approche dans la dispersion des capteurs sans fil sur de vastes zones comme les fermes et les forêts.
Selon l’équipe, la surveillance des conditions environnementales sur de vastes terres en plaçant manuellement les capteurs peut prendre des mois. Ceci, cependant, changera avec le minuscule système de capteurs qui est soigneusement placé dans un matériau léger avec des formes en forme de pétales. Ils seront diffusés via drones dans les airs, où le vent se chargera de les répandre.
« Nous montrons que vous pouvez utiliser des composants prêts à l’emploi pour créer de petites choses. Notre prototype suggère que vous pourriez utiliser un drone pour libérer des milliers de ces appareils en une seule goutte. Ils seront tous transportés par le vent un peu différemment, et fondamentalement, vous pouvez créer un réseau de 1 000 appareils avec cette seule goutte », a déclaré l’auteur principal Shyam Gollakota, professeur à l’UW à la Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering. . « C’est incroyable et transformationnel pour le domaine du déploiement de capteurs, car à l’heure actuelle, le déploiement manuel d’autant de capteurs peut prendre des mois. »
Malgré la capacité prometteuse des appareils, il y a un défi à leur sujet : le poids du système (chaque appareil peut contenir au moins quatre capteurs) lui-même est environ 30 fois plus lourd qu’une graine de pissenlit de 1 milligramme. Avec cela, l’équipe devait trouver la conception parfaite pour le matériau qui servirait de parachute aux capteurs. Ils avaient besoin de celui qui permettrait aux capteurs de prendre plus de temps pour flotter dans les airs tout en étant ballottés par le vent. Cela se traduira par une plus grande dispersion des capteurs.
« La façon dont les structures des graines de pissenlit fonctionnent est qu’elles ont un point central et ces petits poils qui dépassent pour ralentir leur chute. Nous avons pris une projection 2D de cela pour créer la conception de base de nos structures », a déclaré l’auteur principal et professeur adjoint UW à l’école Allen, Vikram Iyer. « Au fur et à mesure que nous ajoutions du poids, nos poils ont commencé à se plier vers l’intérieur. Nous avons ajouté une structure en anneau pour le rendre plus rigide et occuper plus de surface pour aider à le ralentir.
L’équipe a testé 75 modèles au total, et après avoir trouvé celui-là, ils ont produit les modèles dans différentes tailles. Selon les chercheurs, la variété des tailles laissera tomber les capteurs à des rythmes différents.
« Cela imite la biologie, où la variation est en fait une caractéristique plutôt qu’un bogue », a déclaré le co-auteur et professeur de biologie de l’UW, Thomas Daniel. « Les plantes ne peuvent pas garantir que l’endroit où elles ont grandi cette année sera bon l’année prochaine, elles ont donc des graines qui peuvent voyager plus loin pour couvrir leurs paris. »
Malgré la variation des tailles, la conception garantira que le système peut atteindre jusqu’à 100 mètres avec une brise modérée. Une fois placés, les appareils peuvent envoyer des données jusqu’à 60 mètres.
La forme aidera également les appareils à atterrir debout 95% du temps, ce qui est nécessaire car ils utilisent un panneau solaire à la place des piles. Cela signifie qu’ils ne fonctionneront que pendant la journée et s’arrêteront sans suffisamment de soleil ou de nuit. Néanmoins, les chercheurs ont inclus un condensateur dans la construction du système, afin que chaque appareil puisse stocker une certaine charge pendant la nuit.
« Ensuite, nous avons ce petit circuit qui mesurera la quantité d’énergie que nous avons stockée et, une fois que le soleil se lèvera et qu’il y aura plus d’énergie entrante, il déclenchera l’activation du reste du système car il détecte que c’est au-dessus d’un certain seuil », a déclaré Iyer.
Sans batterie à vider, le système durable peut durer longtemps jusqu’à ce qu’il soit physiquement détruit par différents éléments. Il reste cependant un défi à relever : les appareils électroniques non biodégradables qu’ils laisseraient dans l’environnement. Cela pousse l’équipe à trouver d’autres moyens de développer davantage le projet pour rendre ses pièces plus biodégradables, respectueuses de l’environnement et adaptatives.
« Ce n’est que la première étape, c’est pourquoi c’est si excitant », a déclaré Iyer. « Il y a tellement d’autres directions que nous pouvons prendre maintenant, comme développer des déploiements à plus grande échelle, créer des appareils qui peuvent changer de forme lorsqu’ils tombent, ou même ajouter un peu plus de mobilité afin que les appareils puissent se déplacer une fois qu’ils sont au sol pour se rapprocher d’une zone qui nous intéresse.
