科技前沿

美国北卡罗来纳州立大学研究团队研制出一种泪滴形环状柔性机器人。只要暴露在红外光下，它就会向上或向前跳跃，光不熄灭，它就能一直跳下去。这项最新成果揭示了柔性机器人中一种自复位跳跃的新机制。相关论文发表于新一期《美国国家科学院院刊》。

团队表示，这种“跳跃环”机器人的设计非常简单：利用扭转储存弹性能量，再一次性释放。其优势在于，跳跃之后无需人工复位，它会自动恢复原状。

该机器人由液晶弹性带制成，一端装有一个V形薄铝管。当红外光照射时，弹性带表面收缩，从而引发旋转。刚性V形结构阻止弹性带简单地滚动，反而使其越扭越紧，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，机器人恢复原形。只要红外光持续照射，这一过程便会周而复始。

研究显示，只需微调设计，就能控制机器人的运动方式。当V形夹角为120度时，机器人只会向前爬行；缩小到90度，它向前跳跃；进一步减至50度，则会垂直跃起。换言之，一个几何参数便决定了它究竟是爬，是前跳，还是向上跳。

此外，在泪滴形环状机器人的圆形末端增加少量配重，还能提高跳跃距离。这会改变机器人的质心，带来更有力、更稳定的前向运动，如同游泳运动员起跳入水时身体前倾的动作。红外光强度同样至关重要：光线须足够强，才能激发跳跃。但也不能过强，否则机器人会朝不可预测的方向乱跳。

概念验证测试中，泪滴形环状柔性机器人能越过斜坡、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，这项工作是一项值得探索的基础性进展，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。