Специалисты Университета штата Северная Каролина разработали мягкого робота каплевидной формы, способного непрерывно подпрыгивать под воздействием инфракрасного излучения. Устройство не требует ручного сброса или перезапуска между прыжками, поскольку самостоятельно восстанавливает исходное положение. В зависимости от незначительных изменений в конструкции такой робот может ползти по поверхности, совершать прыжки вперед или вертикально вверх.
Принцип действия основан на механизме, который накапливает упругую энергию за счет скручивания, а затем мгновенно высвобождает её. Как пояснили авторы проекта, данная разработка демонстрирует новый подход к организации повторяющихся прыжков в мягкой робототехнике. По словам профессора Цзе Иня, конструкция отличается простотой: торсионное усилие запасает энергию, которая затем резко высвобождается, а сам робот не нуждается во внешнем сбросе между циклами.
Устройство состоит из ленты жидкокристаллического эластомера, свернутой в каплю, с прикрепленной на одном конце тонкой V-образной алюминиевой трубкой. При облучении инфракрасным светом поверхность ленты сокращается, вызывая вращение. Жесткий V-образный элемент не дает ленте свободно катиться, заставляя её всё сильнее закручиваться. Когда накопленная энергия достигает критического значения, она высвобождается, и робот отталкивается от поверхности, подскакивая в воздух. После этого капля возвращается к исходной форме, и цикл повторяется, пока источник света остается включенным.
Угол изгиба V-образного элемента определяет характер движения. При широком угле в 120 градусов робот ползет вперед, при уменьшении до 90 градусов — прыгает вперед, а при 50 градусах — совершает вертикальные прыжки. Дополнительный груз на округлом конце каплевидной формы смещает центр тяжести, что увеличивает дальность прыжка и делает движение более стабильным. Интенсивность инфракрасного света также влияет на поведение: слишком слабое излучение не запускает механизм, а чрезмерно сильное может сделать прыжки хаотичными и непредсказуемыми.
В ходе испытаний роботы успешно преодолевали наклонные поверхности, препятствия, а также перемещались по траве, песку, камням и мульче. Исследователи пока не предлагают конкретных сфер применения разработки, однако рассматривают её как фундаментальное достижение, которое может пригодиться для навигации в сложных условиях окружающей среды, роевой робототехники и перемещения по пересеченной местности. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, сообщает SciTechDaily.