Этот робот выглядит как пирог и прыгает как гусеница.

Если бы пирог мог присниться, он мог бы удлинить ноги, чтобы он мог спрыгнуть с тарелки для завтрака в поисках лучшей, спокойной жизни.

Но оказывается, что для чего-то плоского, как жаккардовая откидная створка для прыжков, ноги не нужны. Группа ученых разработала робота в форме лепешки, который может прыгать несколько раз в секунду и более чем в семь раз превышает его полусантиметровый рост. Они сообщают, что робот размером с раздавленный теннисный мяч и весит примерно так же, как канцелярская скрепка, изящно выполняет эти действия без каких-либо видимых ног. Их исследование было опубликовано во вторник в журнале. Nature Communications.

Шугуан Ли, робототехник из Гарварда, не участвовавший в исследовании, назвал нового робота «умной идеей» и «важным вкладом в область мягкой робототехники».

Многие наземные роботы, то есть те, что находятся в доме, передвигаются по суше, а не по воздуху или воде, катаясь или ходя. Но способность прыгать может помочь наземному роботу преодолевать новые пространства и перемещаться по пересеченной местности; Руй Чен, исследователь из Чунцинского университета в Китае и автор исследовательской работы, написал в электронном письме, что иногда роботу лучше перепрыгнуть через препятствие, чем его объехать.

Хотя прыжки могут дать некоторым роботам конкурентное преимущество, разработка этой способности была проблемой для исследователей робототехники. Некоторые мягкие роботы, накапливающие энергию, крайне редко могут совершить один впечатляющий прыжок. Некоторые мягкие и легкие роботы, которые не накапливают энергию, могут очень сильно прыгать, но не могут прыгать достаточно высоко или достаточно далеко, чтобы успешно преодолеть препятствие, такое как тротуар.

Идеальный прыгающий робот сможет многократно прыгать высоко и далеко. «Эти два занятия противоречат друг другу, — сказал доктор Чен. Прыжки выше или дальше требуют больше энергии, а многократные прыжки требуют, чтобы эта энергия собиралась и высвобождалась в течение более короткого периода времени — сложная задача для небольшого робота.

Для вдохновения исследователи посмотрели на личинок и личинок желчных мух, которые… чудесным образом эякулировать расстояние между ними в 30 раз больше, чем у их логарифмоподобных тел, длина которых составляет лишь десятую часть дюйма. «Большинству существ, чтобы прыгать, нужны ноги», — сказал доктор Чен, добавив, что личинки «могут прыгать, сгибая свое тело». Личинка вставляется в кольцо, прикрепляя голову к задней части специальной липкой шерстью, и выдавливает жидкость к одному концу своего тела, делая его жестким. Скопление жидкости увеличивает давление, а сброс давления заставляет личинку подниматься.

Дискообразное тело робота не похоже на личинку мухи желчного пузыря, но оно прыгает, как тело. Его корпус состоит из двух пластиковых пакетов с нанесенными на него электродами; Передний мешок заполнен жидкостью, а задний мешок — таким же объемом воздуха. Робот использует статическое электричество, чтобы управлять потоком жидкости, чтобы деформировать части своего тела, заставляя тело изгибаться и создавая силу с землей, заставляя его подпрыгивать. Подушка безопасности имитирует функцию хвоста животного, помогая роботу сохранять устойчивое положение при прыжках и приземлении.

Эта конструкция позволяет роботу прыгать в 7,68 раза больше его собственного роста и имеет скорость непрерывного прыжка, равную шести длинам тела в секунду — скорость, которую доктор Ли назвал «весьма впечатляющей».

Таким образом, робот может быстро и непрерывно прыгать. Но сможет ли она преодолеть препятствия? Чтобы выяснить это, исследователи провели крошечного робота через несколько тестов, которые могут быть достойны вдохновляющего киномонтажа, такого как тренировка Сильвестра Сталлоне «скалистый. «

Роботу приходилось преодолевать холмы, склоны и различные гравийные нити. Ему пришлось перепрыгнуть пятимиллиметровую круглую ступеньку и пройти пустую петлю высотой восемь миллиметров — огромные препятствия для четырехмиллиметрового робота с блинчатым телом. Все эти испытания акробат-любитель прошел легко, если не благополучно.

Робот также может менять направление самостоятельно, около 138 градусов в секунду — это самая высокая скорость вращения среди всех роботов, прыгающих с легкостью, — сказал доктор Чен. По словам Венке Хо, старшего научного сотрудника Института Макса Планка в Германии, который не принимал участия в исследовании, подобно автомобилю, робот может управлять собой посредством непрерывного вращения.

Робот использует внешнее питание, подаваемое по электрическим проводам. Доктор Чен сказал, что исследователи хотели бы сделать робота беспроводным в будущих итерациях, но будет сложно сохранить его маленьким и легким.

«Интересно, будет ли добавление источника энергии на корабль проблемой для этого небольшого мягкого траверса», — сказал д-р Ли.

Исследователи предлагают встроить в крошечного робота датчики, чтобы он мог определять условия окружающей среды, например, загрязняющие вещества в зданиях. Доктор Ли предположил, что робот может в конечном итоге сканировать труднодоступные участки крупного промышленного оборудования или, если он оснащен небольшой камерой, использоваться в миссиях по поиску и спасению пойманных людей или животных, поскольку он может перемещаться по небольшим территориям. пространства в зонах бедствия. Он добавил, что робот небольшой по размеру и дешевый. «Его строительство может стоить всего несколько долларов», — сказал д-р Ли.

Хотя робот в настоящее время привязан к Земле, доктор Хо предположил, что он может быть дома, исследуя другую планету. «Этот вид миссии требует создания простого, но мощного робота», который достаточно легкий, чтобы его можно было транспортировать в новые миры, — сказал доктор Ху, добавив, что материалы для создания этого робота потребуются для выживания и работы во внеземных условиях.

Если это правда, робот исследователей может перепрыгнуть через пыльные валуны и кратеры на Луне или Марсе, направившись туда, где раньше не было пирога.