北卡罗来纳州立大学团队研发自复位软环跳跃机器人,恒定光照下连续跳跃超1000次
美国北卡罗来纳州立大学研究团队在《美国国家科学院院刊》发表新型自复位软环跳跃机器人,无需人工复位或复杂控制系统,仅靠液晶弹性体材料与环形结构的“物理智能”,在恒定红外光照下连续跳跃超过1000次,垂直跳跃高度最高达自身高度的80倍。该机器人还可改造为“跳跃—游泳—再次跳跃”两栖运动,未来有望用于草地、碎石、浅水等复杂环境的感知与监测。
定外界激励下,实现可循环的“储能—释能—复位”闭环极难,需要同时实现能量回收、空中姿态稳定与落地续能。该工作以扭转储能替代弯折、拉伸储能,以几何约束将复位“编码”进结构本身,为软体连续跳跃提供了一条极简路径。 这种结构并不局限于陆地跳跃。研究团队进一步改造材料和尾部设计,使软环能够漂浮、划水并重返岸边,实现“跳跃—游泳—再次跳跃”的两栖运动。在水面上,尾部由“拍地起跳”转为“拍水推进”;当抵达倾斜岸边时,尾部弹跳产生的推力还能帮助它克服水面张力回到陆地。 在应用前景方面,尹杰认为,这类毫米级软体机器人体积小、重量轻、结构柔顺,适合进入草地、碎石、泥沙、浅水及水陆交界等复杂环境,开展环境感知、目标搜索和局部监测。未来如果实现多机协同,还可能拓展到集群化环境探索和大范围分布式监测。 从实验室走向实际应用仍有距离。下一步,研究团队希望探索利用自然光,使其摆脱对固定人工光源的依赖。尹杰表示,这项工作的意义不在于形成成熟的户外机器人产品,而在于证明一种非常简单的毫米级软体机器人,也能依靠材料与结构本身的物理智能获得持续、自适应的自主运动能力,为未来微型机器人进入真实非结构化环境提供新的设计思路。
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