Les écureuils font partie des mammifères forestiers les plus agiles et les plus adroits, notamment lorsqu’ils sautent de branche en branche ou d’arbre en arbre. Une équipe de chercheurs a voulu en savoir plus sur leur incroyable agilité car le fait de mieux connaître les caractéristiques de ces écureuils pourrait aider le domaine de la robotique à créer des robots de plus en plus agiles, notamment ceux utilisés pour l’exploration et le sauvetage.
L’équipe de biologistes, dirigée par Robert Full de l’université de Californie à Berkeley, est experte dans les capacités biomécaniques de nombreux animaux considérés comme faisant partie des plus adroits de la création, tels que les geckos, les insectes et, bien sûr, les écureuils.
Les chercheurs se sont particulièrement intéressés à la décision que prennent les écureuils lorsqu’ils doivent effectuer un saut : une évaluation incorrecte pourrait signifier une chute désastreuse avec de graves conséquences physiques étant donné la hauteur à laquelle ils opèrent souvent.
Selon le chercheur, il s’agit d’une question fondamentale pour toute la biologie, une question qui pourrait apporter des réponses importantes concernant les modèles physiques à appliquer à des robots plus agiles et généralement plus intelligents.
Avec la professeure de psychologie Lucia Jacobs et les anciens doctorants de Berkeley Nathaniel Hunt et Judy Jinn, le chercheur a mis au point des méthodes plus précises pour étudier le niveau de cognition des écureuils sauvages dans un champ d’eucalyptus adjacent à l’université en intégrant ces données à la biomécanique.
“En tant qu’organisme modèle permettant de comprendre les limites biologiques de l’équilibre et de l’agilité, je dirais que les écureuils n’ont pas leur pareil”, explique M. Hunt. “Si nous essayons de comprendre comment les écureuils font, nous pourrions alors découvrir des principes généraux de locomotion performante dans la canopée et d’autres terrains complexes, qui s’appliquent aux mouvements d’autres animaux et de robots.”
Les chercheurs ont constaté que plus la branche à partir de laquelle ils doivent sauter est fragile, plus les écureuils sont prudents. En général, cependant, ils semblent être très bons pour savoir s’ils doivent sauter ou non et pour évaluer la relation entre la flexibilité de la branche et la largeur du saut qu’ils doivent faire pour atteindre l’autre branche. Ils s’adaptent également à la nouveauté : lorsqu’ils rencontrent une branche dont les propriétés mécaniques sont nouvelles pour eux, ils ajustent la mécanique de leur saut en conséquence, acquérant les informations nécessaires à ces changements à partir de très peu de sauts.
Il s’agit d’une flexibilité comportementale exceptionnelle qui signifie que les écureuils peuvent s’adapter aux différentes géométries des branches à partir desquelles ils doivent sauter. Ils peuvent effectuer leurs sauts avec un tel niveau de précision qu’ils peuvent évaluer l’espace qu’ils doivent franchir pour atterrir, même sur de très petites cibles comme d’autres examens. “Ils n’auront pas toujours leurs meilleures performances, ils doivent juste être suffisamment bons”, explique encore Hunt. “Ils ont une redondance. Ainsi, s’ils manquent, s’ils ne touchent pas leur centre de masse en plein sur la perche d’atterrissage, ils sont fantastiques pour pouvoir s’y accrocher. Ils se balancent en dessous, ils se balancent au-dessus. Ils ne tombent pas, c’est tout.”
En outre, les chercheurs ont constaté que s’ils sautent trop bas ou trop haut, ils peuvent corriger ces erreurs “à la volée” grâce à différentes manœuvres d’atterrissage. Par exemple, s’ils sautent avec trop de force, et risquent donc d’atterrir trop loin en avant de la position cible de la branche, ils effectuent une manœuvre de roulis vers l’avant juste avant d’atterrir : “S’ils sautent court, ils atterrissent avec leurs pattes avant et se balancent en dessous avant de se hisser sur le haut du perchoir. Cette combinaison de comportements de planification adaptatifs, de contrôle par apprentissage et de manœuvres de stabilisation réactives leur permet de se déplacer rapidement entre les branches sans tomber”.
