Исследователи Университета штата Северная Каролина разработали мягкого робота каплевидной формы, который способен многократно прыгать под инфракрасным светом без ручного возврата в исходное положение. Устройство продолжает движение, пока на него воздействует излучение. Изменение одного геометрического параметра позволяет заставить робота ползти, прыгать вперёд или подниматься вертикально.
Принцип работы основан на накоплении упругой энергии за счёт скручивания и её резком высвобождении. «Конструкция кольцевого прыгуна очень проста. Мы используем кручение для накопления упругой энергии, а затем одномоментно высвобождаем её. Благодаря особенностям конструкции робота не нужно возвращать в исходное положение после каждого прыжка — он делает это самостоятельно», — рассказал профессор механики и аэрокосмической инженерии Университета штата Северная Каролина Джей Инь.
Робот состоит из ленты из жидкокристаллического эластомера, свернутой в форме капли, и тонкой V-образной алюминиевой трубки, закреплённой с одного края. Инфракрасное излучение заставляет поверхность ленты сокращаться и вращаться. Жёсткий элемент препятствует обычному перекатыванию, поэтому лента постепенно закручивается, пока накопленная энергия не достигает критического уровня.
После этого V-образная деталь резко ударяется о поверхность и подбрасывает устройство в воздух. Затем каплевидная лента возвращается к первоначальной форме, и цикл начинается заново. По данным SciTechDaily, непрерывное повторение движения возможно всё время, пока сохраняется воздействие инфракрасного света.
Характер перемещения зависит от угла V-образной части. При угле 120 градусов робот ползёт вперёд, при 90 градусах совершает прыжки в горизонтальном направлении, а при 50 градусах поднимается вертикально. Небольшое утяжеление закруглённого края увеличивает дальность и устойчивость прыжка, поскольку меняет положение центра масс.
Интенсивность инфракрасного света также влияет на поведение устройства: её должно хватать для запуска прыжка, но чрезмерное излучение делает движение нестабильным. В испытаниях роботы преодолевали склоны и препятствия, а также перемещались по траве, песку, камням и мульче. Авторы рассматривают механизм как основу для дальнейшего изучения передвижения мягких роботов в сложной среде, включая навигацию по пересечённой местности и применение в роботизированных группах.