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Le mouvement

Biomimétisme

S’inspirer du Vivant

Le biomimétisme est une approche scientifique qui consiste à imiter les inventions de la nature pour les

adapter au service de l’homme. Elle révèle la richesse de la nature, et incite à mieux l’observer pour

l’imiter.

Le but est de créer des produits, processus et protocoles, des nouvelles lignes de conduites, mieux

adaptées à une durée de vie prolongée sur terre.

De par le monde, ses adeptes apprennent à cultiver les aliments comme une prairie, filer les fibres comme

une araignée, maîtriser l’énergie comme une feuille, se soigner comme un chimpanzé, compter comme

une cellule et gérer les villes comme une forêt millénaire.

Non seulement le biomimétisme peut aider l’espèce humaine à prolonger son passage sur la planète,

mais il peut changer notre manière d’évaluer la nature qui nous entoure. Il nous encourage à la considérer

comme une source de sagesse et un guide plutôt que comme seule source de bien.

3 niveaux d'inspiration

Le biomimétisme classe les innovations inspirées du vivant en trois niveaux. Ces trois niveaux peuvent

être vus comme autant d'étapes successives vers la durabilité et sont donc complémentaires.

Niveau 1 : S'inspirer des formes

Consiste à améliorer les performances environnementales d'une technologie par un travail sur la forme.

C'est le niveau d'inspiration le plus simple, et par conséquent le plus répandu.

Niveau 2 : S'inspirer des matériaux et des procédés

Le tour de force de la nature est non seulement de produire des matériaux très complexes et parfaitement

fonctionnels, mais encore de les fabriquer à température et pression ambiantes, sans utiliser de produits

toxiques.

Niveau 3 : S'inspirer des écosystèmes

Niveau atteint lorsque l’imitation se place à l’échelle d’écosystèmes entiers. Le biomimétisme

écosystémique s'inspire des relations entre les espèces, il encourage la coopération et la collaboration et

nous ramène à notre interdépendance avec le reste du vivant. Avec ce dernier niveau, il s'agit de

comprendre comment parvenir à un système durable en s'inspirant des relations entre des espèces et leur

environnement.

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Le mouvement

Biomimétisme

Niveau 1 : S’inspirer des formes

Visionner ces vidéos :

https://youtu.be/B4nd9GF1dRg

https://www.youtube.com/watch?v=8lkU6gDr-60

https://www.youtube.com/watch?v=8qV5pdO_X8U

Mécanisme de Jansen

Theo Jansen est un artiste sculpteur néerlandais du courant de l'art cinétique, qui se base sur l'art du

mouvement que ce soit à travers des œuvres mobiles ou des illusions optiques.

Ses œuvres sont notamment caractérisées par des sortes de myriapodes géants réalisés avec des tubes

en plastique (PVC) et des bouteilles (vides), se mouvant grâce à la force du vent.

La particularité de son travail est de s'inspirer de la théorie de l'évolution génétique (sélection +

reproduction (avec variantes aléatoires) du plus performant) pour guider l'évolution du design de ses

sculptures mobiles quasi-autonomes (qu'il nomme « créatures »). La finalité de son travail de recherche

semble plus orientée vers des finalités pratiques qu'esthétiques, on peut donc aussi le classer dans la

catégorie des ingénieurs/inventeurs.

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Le mouvement

Biomimétisme

https://www.youtube.com/watch?v=LewVEF2B_pM&t=147s

Nous allons nous intéresser particulièrement à l’une des pates du mécanisme. Ouvrez le fichier

jansen.linkage2 dans le logiciel Linkage.

Questions :

1. Définir les mouvements des pièces suivantes (0 étant le référentiel terrestre) :

Mvt1/0 :

Mvt4/0 :

Mvt7/0 :

Mvt7/4 :

Mvt5/6 :

Mvt2/3 :

2. Définir et tracer sur le document réponse les trajectoires des points suivant :

B,1/0 :

B,2/4 :

H,5/0 :

F,4/0 :

D,4/0 :

E,7/4 :

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Le mouvement

Biomimétisme

Echelle du document réponse

Tracé 1 :1

Vitesse 1cm = 1cm/s

3. Quelle est la nature de la trajectoire de G,7/0 et E,7/0 ? Sur Linkage faites apparaitre la trajectoire de

ces points pour vérifier vos résultats.

4. Quelle est la vitesse de rotation ω1/0 ? Donner sa valeur en rad/s.

5. Définir et tracer le vecteur vitesse 𝑉B,1/0

6. Définir et tracer la direction des vecteurs vitesses 𝑉D,4/0 et 𝑉F,4/0

7. Tracer le CIR2/o

8. Avec la méthode de votre choix (champs des vitesses ou équiprojectivité), déterminer ‖𝑉D,4/0 ‖

9. Quelle est la vitesse de rotation ω4/0 ? Donner sa valeur en rad/s.

10. Déterminer ‖𝑉F,4/0 ‖

11. Définir et tracer la direction du vecteur vitesse 𝑉H,3/0

12. Tracer le CIR3/o

13. Avec la méthode de votre choix (champs des vitesses ou équiprojectivité), déterminer ‖𝑉H,3/0 ‖

14. DIFFICILE : avec la méthode de la double équiprojectivité, définir le CIR7/0 et tracer 𝑽𝐆,𝟕/𝟎

Robot Jansen quadrupède

Activité : Proposer une modification du schéma cinématique pour la conception d’un robot Jansen à 4

pates. Attention le mouvement ne doit venir que d’une seule liaison pivot (Anchor). Le mouvement doit

être fluide et s’inspirer du déplacement d’un animal quadrupède.

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Le mouvement

Biomimétisme

Le vol des oiseaux

https://youtu.be/nnR8fDW3Ilo

https://youtu.be/N9b45bRSlG8

https://youtu.be/CJVJaWEK-j4

Travail à faire

15. A partir de ces 3 vidéos, proposer un schéma cinématique plan et un montage Linkage pour le

mouvement d’un ornithoptère. Vous pouvez vous aider du fichier bird_base.linkage2.

16. Sur votre montage, calculer le vecteur vitesse en bout d’aile avec la méthode de votre choix.

Un ornithoptère est un aéronef dont la sustentation est assurée par des battements d'ailes suivant

le principe bionique du vol des oiseaux.

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Le mouvement

Biomimétisme

D’autres mouvements bioniques :

https://youtu.be/8iZMgYHhny8

https://youtu.be/DfznnKUwywQ

Pour aller plus loin…

Niveau 2 : S'inspirer des matériaux et des procédés

Choisissez une énigme dans le liste suivante et réaliser individuellement un film de quelques minutes pour

en présenter la réponse à vos camarades. Dans chacune des innovations, vous détaillerez le principe

emprunté de la nature et en quoi cela améliore le système.

Comment le robot BeeRotor fait-il pour éviter les obstacles?

Comment l'ours peut-il nous aider contre l'atrophie musculaire?

D’où vient le nez du Shinkansen 500-Series ?

Que fait la société Whale Power ?

Des « vers » dans le sang ?

Qu’est-ce que le Lilly Impeller, inventé par Jay Harman ?

Comment les diatomées font-elles pour fabriquer du verre?

Comment les satellites de télécommunication se sont inspirés des papillons ?

Est-ce que la pomme de pin peut-être le moteur de demain ?

Pourquoi Venise s'équipe-t-elle de nénuphars bioniques ?

Quel est le secret du Gecko pour se déplacer ?

Les termites, futures architectes de nos villes ?

De quel animal pourrait-on s'inspirer pour améliorer les ailes d'un Airbus ?

Quel est le lien entre le papillon Morphos et l’écran iMoD (marque Mirasol) ?

Comment fonctionne l’effet Lotus ?

Qu’est-ce que la Fastskin ?

Des lucioles pour des LED plus lumineuses?

Les fourmis sont-elles les génies des algorithmes ?

Des Nonomia bijuga pour nos sous-marins ?

Quel principe physique utilise l’araignée d’eau pour se déplacer ?

Qu’on en commun un dauphin, une chauve-souris et un capteur HC-sr04 Arduino ?

Qu’utilise Claus Mattheck pour renforcer ses structures ?

Quelles propriétés étonnantes possèdent les origamis de Koryo Miura ?

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Le mouvement

Biomimétisme

Pour aller vraiment plus loin …

Niveau 3 : S'inspirer des écosystèmes

Le biomimétisme écosystémique s'inspire des relations entre les espèces, il encourage la coopération et

la collaboration et nous ramène à notre interdépendance avec le reste de la biosphère. Avec ce dernier

niveau, il s'agit de comprendre comment parvenir à un système durable en s'inspirant des relations entre

des espèces et leur environnement.

1. Qu’est-ce que la mycoremédiation ?

2. Quels sont les avantages et les inconvénients de l’économie bleue ?

3. En quoi la permaculture est-elle une pratique biomimétique ?

Kalundborg

S'inspirant des écosystèmes naturels, où les déchets d'une

espèce peuvent être utilisés comme ressources par une autre

espèce, le parc industriel de Kalundborg fait aujourd'hui figure

de référence en matière de symbiose industrielle. La coopération,

le recyclage et les échanges ont permis aux entreprises

partenaires de minimiser leur impact environnemental en

améliorant leur productivité.

Les dix stratégies de la nature pour

assurer la survie des écosystèmes

Utiliser les déchets comme ressources

Se diversifier et coopérer pour exploiter pleinement

son habitat

Capter et utiliser l'énergie avec efficacité

Optimiser plutôt que maximiser

Utiliser les matériaux avec parcimonie

Ne pas souiller son nid

Ne pas épuiser les ressources

Maintenir un équilibre avec la biosphère

Se nourrir d'informations

Se fournir localement

mycoremédiation ? ?

L’économie bleue

L'économie bleue est un modèle

économique conçu par l’entrepreneur

belge Gunter Pauli qui prétend suffire

aux besoins de base en valorisant ce

qui est disponible localement et en

s’inspirant du vivant. Ce concept se

base sur les principes de l’économie

circulaire et considère les déchets

comme dotés de valeur.

La permaculture

La permaculture est un concept systémique et global qui vise à

créer des écosystèmes. L'inspiration vient de la nature et de son

fonctionnement et de la tradition. C’est un concept agricole inspiré

par le modèle d'agriculture naturelle de l'agriculteur japonais

Masanobu Fukuoka (1913-2008). Le terme « permaculture »

signifiait initialement « culture permanente ».