Изследователи от Държавния университет на Северна Каролина са създали меки роботи с форма на сълза, които могат да скачат нагоре или напред, когато са изложени на инфрачервена светлина – и могат да продължат да скачат дотогава, докогато са осветени. Разработката демонстрира нов механизъм за самовъзстановяване на поведението при скачане в меката роботика.
Роботите са изработени от течнокристална еластомерна лента с форма на сълза, с тънка алуминиева тръба с V-образна форма в единия край. Когато бъде изложена на светлина от инфрачервена лампа, повърхността на лентата се свива, което кара лентата да се върти.
Твърдата V-образна форма в единия край на робота предотвратява простото търкаляне на лентата на място, което я кара да се усуква все по-силно и по-силно. Това води до натрупване на енергия, докато усукването достигне критична точка, в която лентата освобождава тази енергия, карайки V-образната форма в единия край на сълзата да се спусне надолу и да удари повърхността. Това изстрелва сълзата във въздуха.
След като освободи съхранената енергия, сълзата се връща в първоначалната си форма. Процесът може да се повтаря постоянно – дотогава, докато роботът е изложен на инфрачервена светлина.
„Този дизайн на „пръстеновиден скачач“ е много прост“, казва Джие Ин, професор по машинно и аерокосмическо инженерство в Държавния университет на Северна Каролина. „Използваме торсионна енергия, за да съхраняваме еластична енергия и след това да я освобождаваме наведнъж. А естеството на дизайна означава, че не е необходимо да нулиране между скоковете. Устройството се нулира самостоятелно“.
„Открихме, че можем да контролираме естеството на движението на робота, като правим малки промени в дизайна“, казва Фангджие Ци, първи автор на статията и постдокторант в Щатския университет на Северна Каролина.
„Ако V-образната форма в единия край на сълзата е много широка – с ъгъл от 120 градуса – роботът просто пълзи напред. Ако намалите ъгъла до 90 градуса, той скача напред. А ако намалите ъгъла допълнително до 50 градуса, роботът скача вертикално. С други думи, един геометричен параметър определя дали ще пълзи, скача напред или скача нагоре“, допълва той.
„Бихме могли също така да подобрим разстоянието на скока на робота, като добавим малко тегло към заобления край на сълзата“, казва Ци. „Това променя центъра на тежестта на робота и води до по-мощно и стабилно движение напред – подобно на плувец, наведен напред, докато се гмурка от стартовия блок“.
Освен това изследователите са установили, че интензитетът на инфрачервената светлина играе важна роля. „Тя трябва да е достатъчно силна, за да предизвика поведение на скок, но не твърде силна – защото това може да накара робота да скача хаотично и в непредсказуеми посоки“, казва Ци.
Експерименталните тестове показват, че роботите с форма на сълза могат да прескачат склонове, препятствия и голямо разнообразие от повърхности – включително трева, пясък, скали и мулч.
Учените не цитират конкретни преки приложения на новата технология – тяхното откритие е по-скоро фундаментален напредък, който си струва да се проучи с цел потенциално използване в екологичната навигация, роевата роботика и навигацията в неструктуриран терен.
