Американские исследователи представили новую разработку в области мягкой робототехники — кольцеобразных микророботов, способных совершать непрерывные прыжки за счет энергии инфракрасного излучения. Необычные механизмы демонстрируют высокий уровень автономности без использования сложных электронных схем и аккумуляторов, опираясь исключительно на физические свойства материалов. Ученые Университета Северной Каролины отмечают, что проект открывает новые горизонты в создании компактных автономных устройств, хотя на текущем этапе практическое применение полученных аппаратов пока не определено.
Конструктивные особенности и принцип работы
Основным элементом конструкции является упругий шнур, изготовленный из жидкокристаллического эластомера, концы которого надежно зафиксированы с помощью V-образного алюминиевого держателя. Под воздействием внешнего инфракрасного излучения этот полимерный шнур начинает сжиматься, одновременно скручиваясь вокруг собственной оси и накапливая потенциальную энергию. Инновационный алюминиевый фиксатор удерживает материал от преждевременного раскручивания до достижения критической точки напряжения, после чего механизм резко освобождается, ударяясь о поверхность и придавая всей конструкции мощное ускорение вперед или вверх.
Управление траекторией движения
Инженеры обнаружили, что характером движения робота можно легко управлять, изменяя геометрические параметры удерживающего фиксатора. Так, установка V-образного выреза под углом 120 градусов заставляет устройство совершать ползающие движения, уменьшение угла до 90 градусов переводит механизм в режим прыжков вперед, а сужение до 50 градусов обеспечивает вертикальный взлет. Примечательно, что миниатюрный робот способен преодолевать расстояния, многократно превышающие его собственные размеры, совершая прыжки в длину на три корпуса или поднимаясь в высоту на восемьдесят единиц своего размера.
Перспективы интеграции и потенциальные сферы применения
Уникальность разработанной системы заключается в том, что после совершения прыжка аппарат не требует ручного вмешательства для возвращения в исходное положение — цикл непрерывно повторяется под воздействием тепла ИК-лучей. Несмотря на то, что создатели пока не назвали конкретные сценарии использования своих роботов, экспертное сообщество видит огромный потенциал концепции. Благодаря возможности интеграции легких сенсоров с низким энергопотреблением, такие механизмы в будущем смогут исследователи задействовать для мониторинга труднодоступных зон, работы в агрессивных жидких средах и преодоления сложных препятствий на пересеченной местности.
