北卡罗来纳州立大学团队研发出可自复位跳跃柔性机器人

美国北卡罗来纳州立大学研究团队在新一期《美国国家科学院院刊》上发表论文，介绍了一种泪滴形环状柔性机器人。这种被称作“跳跃环”的机器人在红外光照射下能够向上或向前连续跳跃，且无需人工复位，揭示了柔性机器人自复位跳跃的一种新机制。

该机器人的设计十分简洁，核心思路是利用扭转储存弹性能量并一次性释放。它由液晶弹性带制成，一端装有一个V形薄铝管。红外光照射时，弹性带表面收缩从而引发旋转，而刚性V形结构阻止弹性带简单地滚动，使其越扭越紧、不断积蓄能量。当扭曲达到临界点，能量骤然释放，V形端向下猛击地面，将机器人弹向空中。释放能量后，机器人自动恢复原形，只要红外光持续照射，这一过程就会周而复始。

研究显示，通过微调设计即可控制机器人的运动方式：V形夹角为120度时，机器人向前爬行；缩小到90度，它向前跳跃；减至50度，则垂直跃起。此外，在环状末端增加少量配重，能够改变质心，提高跳跃距离，带来更有力、更稳定的前向运动。红外光强度同样至关重要，光线需足够强以激发跳跃，但也不能过强，否则机器人会朝不可预测方向乱跳。

在概念验证测试中，泪滴形环状柔性机器人能够越过斜坡、跨过障碍，并适应草地、沙地、岩石和覆盖物等多种表面。团队表示，这项基础性进展未来有望用于环境导航、群体机器人以及非结构化地形穿行等领域。