Исследователи создали небольшого робота, способного прыгать и плавать благодаря механизму, вдохновлённому движениями лягушки. Результаты работы 18 сентября опубликовал журнал Science Advances. Учёные считают, что такая система поможет улучшить роботов с ограниченным запасом энергии и устройства, которым приходится передвигаться по сложному рельефу и воде.
Основой конструкции стали упругие стержни, которые при изгибе и вращении накапливают энергию. В определённый момент они резко меняют форму и высвобождают напряжение, создавая сильный толчок. Компьютерное моделирование и эксперименты с роботизированной рукой показали, что наиболее эффективной оказалась форма спирали, похожая на виток пружины.
На основе этого принципа команда разработала работающие прототипы. Стержни соединили с вращающимся двигателем: сначала он закручивал изогнутый элемент, а затем раскручивал его, вызывая резкое движение. По словам Сяонаня (Шона) Хуана, доцента кафедры робототехники Мичиганского университета и одного из первых авторов исследования, такой подход позволяет передать часть работы механике робота, не увеличивая размеры двигателей и не усложняя управление.
Итоговая модель получила форму, напоминающую лягушку, и два упругих стержня в задней части корпуса. Робот размером с ладонь весит 3,4 унции — около 96 граммов, то есть примерно столько же, сколько колода игральных карт. За секунду он преодолевает расстояние, равное примерно трём длинам собственного корпуса, совершая короткие прыжки.
Испытания прошли на деревянных и стеклянных поверхностях, а также на мягких и скользких материалах, включая кожу. На улице робот передвигался по песку и траве, мог подниматься и спускаться по ступеням, а после установки лопастей — плавать. Использование только одного стержня позволило ему поворачивать; с помощью дистанционного управления устройство прошло небольшой маршрут с препятствиями.
Кhalид Джавед, доцент инженерной школы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и соавтор исследования, отметил, что правила проектирования зависят от формы стержня и характера движения его концов, поэтому принцип можно применять в конструкциях разных размеров. По его словам, это создаёт основу для миниатюрных роботов размером в несколько миллиметров, которые смогут превращать небольшие движения двигателя в мощные импульсы. О разработке сообщило издание Live Science.