Мини-роботов научили прыгать, как жук‑щелкун

У роботов есть алгоритмы действий, которые помогают им оказаться на ногах (или колесах) в случае опрокидывания. Но для крошечных моделей можно использовать другой подход — такой же, каким природа наделила жука-щелкуна (на картинке вверху). У этого жука есть своеобразный пружинный механизм: если насекомое оказывается на спине (а для многих видов это безвыходное положение), срабатывает «пружина» под его панцирем — в результате щелкун подскакивает на высоту в 10−20 раз превышающую длину его тела. При неудачном приземлении он делает еще попытку, и так до тех пор, пока не окажется на лапах.

Аналогичным механизмом попробовали оснастить своего миниатюрного робота ученые из Иллинойского университета в Урбане-Шампейн (University of Illinois Urbana-Champaign) и Принстонского университета (Princeton University). Они использовали спиралевидные приводы, которые взводят пружинный механизм до некоего критического состояния, после чего он резко распрямляется. Это позволяет роботу массой всего 1,6 г и длиной около 2 см подпрыгивать на 0,9 м (то есть на высоту в 45 раз больше своей длины).

Пока это только концепт. Если инженерам удастся решить вопросы управления механизмом подпрыгивания и другие нюансы, среди возможных сценариев использования таких роботов будет, например, исследования сложных узлов и механизмов типа турбин или реактивных двигателей: перемещаться среди множества деталей разных форм обычные роботы не могут, прыгающий же способен добраться до любого уголка внутреннего пространства. Микророботов могут оснастить камерами для диагностики или просто визуального контроля.

Еще одна перспективная сфера — сельское хозяйство. Двигаться по посевам на колесах или даже ногах — тоже не лучшая затея, поэтому приходится использовать летающие дроны для фотосъемки и наблюдения и иные экзотические решения. Возможно, механические насекомые смогут стать более дешевой альтернативой: они не повреждают растущие культуры и могут эффективно между ними передвигаться.

Изображение роботов взято из статьи разработчиков: Wang Y, Wang Q, Liu M, Qin Y, Cheng L, Bolmin O, Alleyne M, Wissa A, Baughman RH, Vella D, Tawfick S. Insect-scale jumping robots enabled by a dynamic buckling cascade. Proc Natl Acad Sci U S A. 2023 Jan 31;120(5):e2210651120. doi: 10.1073/pnas.2 210 651 120. Epub 2023 Jan 23. PMID: 36 689 664.