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

By AI123

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。

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