Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали мягкого робота в форме капли, который непрерывно прыгает под воздействием инфракрасного света и не требует механического сброса перед каждым прыжком — он восстанавливает исходную форму автоматически в воздухе . Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences .

Как работает прыгающее кольцо

Робот изготовлен из ленточной жидкокристаллической эластомерной ленты, свёрнутой в кольцо, с V-образным алюминиевым хвостиком на конце . Когда инфракрасный свет попадает на материал, его поверхность сокращается, заставляя кольцо скручиваться. Жёсткий V-образный хвостик мешает ленте свободно вращаться — вместо этого она всё сильнее закручивается, накапливая упругую энергию .

При достижении критической точки скручивания накопленная энергия резко высвобождается: хвостик с силой ударяет о землю, и робот подпрыгивает вверх или вперёд . После прыжка, пока робот находится в воздухе, скрученное тело автоматически раскручивается и возвращается в исходное состояние .

Весь цикл — скручивание, удар, прыжок, восстановление — повторяется непрерывно, пока включён источник инфракрасного света .

Управление через геометрию

Одно из ключевых преимуществ разработки — возможность управлять движением робота простым изменением геометрии, без сложного ПО или электроники :

  • Угол хвостика 120° — робот ползёт вперёд
  • Угол 90° — совершает направленный прыжок вперёд
  • Угол 50° — прыгает строго вертикально вверх 

Оптимизированная конструкция продемонстрировала вертикальные прыжки, в 80 раз превышающие высоту тела робота, и горизонтальные прыжки на расстояние более трёх длин тела .

Проходимость и настройка

В тестах робот уверенно передвигался по различным поверхностям: траве, песку, камням, склонам и препятствиям . Добавление небольшого груза на закруглённый конец конструкции смещает центр масс и обеспечивает более мощное и стабильное движение вперёд .

Интенсивность инфракрасного света — ещё один параметр управления: свет должен быть достаточно сильным, чтобы запустить цикл, но не чрезмерным, иначе робот начинает прыгать хаотично .

Перспективы применения

Разработчики рассматривают технологию как фундаментальный прорыв в области мягкой робототехники, открывающий возможности для:

  • Навигации в сложной, неструктурированной местности
  • Роевой робототехники
  • Автономного перемещения по пересечённой местности, где колёсные или жёсткие роботы не могут работать