柔性機械人在紅外光激發下能持續跳躍

    美國北卡羅來納州立大學研究團隊研製出一種淚滴形環狀柔性機械人，只要暴露在紅外光下，它就會向上或向前跳躍，光不熄滅，它就能一直跳下去。這項最新成果揭示了柔性機械人中一種自復位跳躍的新機制。相關論文發表於新一期《美國國家科學院院刊》。

    團隊表示，這種“跳躍環”機械人的設計非常簡單：利用扭轉儲存彈性能量，再一次性釋放。其優勢在於，跳躍之後無需人工重定，它會自動恢復原狀。

    該機械人由液晶彈性帶製成，一端裝有一個V形薄鋁管。當紅外光照射時，彈性帶表面收縮，從而引發旋轉。剛性V形結構阻止彈性帶簡單地滾動，反而使其越扭越緊，不斷積蓄能量。當扭曲達到臨界點，能量驟然釋放，V形端向下猛擊地面，將機械人彈向空中。釋放能量後，機械人恢復原形。只要紅外光持續照射，這一過程便會周而復始。

    研究顯示，只需微調設計，就能控制機械人的運動方式。當V形夾角為一百二十度時，機械人只會向前爬行；縮小到九十度，它向前跳躍；進一步減至五十度，則會垂直躍起。換言之，一個幾何參數便決定了它究竟是爬，是前跳，還是向上跳。

    此外，在淚滴形環狀機械人的圓形末端增加少量配重，還能提高跳躍距離。這會改變機器人的質心，帶來更有力、更穩定的前向運動，如同游泳運動員起跳入水時身體前傾的動作。紅外光強度同樣至關重要：光線須足夠強，才能激發跳躍。但也不能過強，否則機械人會朝不可預測的方向亂跳。

    概念驗證測試中，淚滴形環狀柔性機械人能越過斜坡、跨過障礙，並適應草地、沙地、岩石和覆蓋物等多種表面。

    團隊表示，這項工作是一項值得探索的基礎性進展，未來有望用於環境導航、群體機械人，以及非結構化地形穿行等領域。

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