This post is also available in:
English (אנגלית)
רובוטים קטנים שנועדו לנוע בשטח משובש מתמודדים עם אתגר מכני בסיסי: קפיצה דורשת בדרך כלל מנגנון שאוגר אנרגיה, משחרר אותה ולאחר מכן חוזר למצב ההתחלתי לקראת הקפיצה הבאה. מנועים, קפיצים ומפעילים מורכבים יכולים לבצע את המשימה, אך הם מוסיפים משקל ומורכבות מכנית, בעיה משמעותית במיוחד ברובוטים רכים וקלי משקל.
חוקרים מאוניברסיטת קרוליינה הצפונית הדגימו חלופה פשוטה בהרבה. הרובוט שפיתחו, המכונה Ring Leaper ובעל צורה דמוית טיפה, משתמש באור אינפרא־אדום כדי להתפתל, להשתחרר ולחזור למצבו המקורי פעם אחר פעם. כך הוא מסוגל להמשיך לקפוץ כל עוד הוא מואר.
הרובוט מורכב בעיקר מרצועה העשויה מאלסטומר גביש נוזלי, שהוא חומר גמיש שמשנה את צורתו בתגובה לחום. הרצועה מעוצבת בצורת טיפה, ובאחד מקצותיה מחובר צינור אלומיניום קשיח בצורת האות וי.
על פי דיווח של TechXplore, כאשר אור אינפרא־אדום מאיר את הרובוט, פני השטח החשופים של האלסטומר מתכווצים. ההתכווצות גורמת לרצועה להסתובב, אך רכיב האלומיניום הקשיח מונע מהמבנה כולו פשוט להתגלגל על הקרקע.
במקום זאת, הרצועה מתחילה להתפתל ולאגור אנרגיה אלסטית, בדומה למתיחת קפיץ. כאשר הפיתול מגיע לנקודה קריטית, המבנה משחרר במהירות את האנרגיה שנאגרה. רכיב האלומיניום נזרק כלפי מטה ופוגע במשטח, וכך מקפיץ את הרובוט לאוויר.
לאחר הקפיצה חוזרת הרצועה באופן טבעי לתצורתה ההתחלתית. אין צורך במנוע נפרד או במנגנון מכני שיכין אותה לקפיצה הבאה. כל עוד התאורה האינפרא־אדומה נמשכת, המחזור מתחיל מחדש.
החוקרים גילו ששינויים גיאומטריים קטנים באופן מפתיע קובעים כיצד הרובוט ינוע. כאשר זווית רכיב האלומיניום עומדת על כ־120 מעלות, המכשיר זוחל במקום לקפוץ. בזווית של 90 מעלות הוא מזנק קדימה, ואילו צמצום הזווית לכ־50 מעלות יוצר קפיצה אנכית ברובה.
הוספת משקולת קטנה לקצה המעוגל יכולה לשנות את מרכז הכובד ולהגדיל את מרחק הקפיצה קדימה. גם עוצמת האור משפיעה על התנועה: אור אינפרא־אדום חלש מדי לא יפעיל את המנגנון, בעוד שעוצמה גבוהה מדי עלולה לגרום לקפיצות בלתי יציבות ובלתי צפויות.
בניסויי הוכחת היתכנות הצליחו הרובוטים לעבור שיפועים ומכשולים ולנוע על דשא, חול, סלעים ושבבי עץ. בכך הדגימו החוקרים כי מנגנון התנועה מסוגל לפעול גם על משטחים בלתי אחידים ובלתי צפויים בהרבה מרצפת מעבדה.
בשלב זה אין לטכנולוגיה יישום מבצעי מוגדר. עם זאת, החוקרים מצביעים על רובוטיקה נחילית, חקר סביבות וניווט בשטח לא מובנה ככיווני פיתוח אפשריים.
לתכונות הללו עשויה להיות בעתיד רלוונטיות גם בתחומי הביטחון והחירום. רובוטים קטנים וזולים המסוגלים לעבור הריסות, צמחייה ומשטחים לא אחידים עשויים לשאת חיישנים זעירים לאזורים שקשה או מסוכן לבני אדם להיכנס אליהם. עם זאת, יידרש עוד פיתוח משמעותי כדי להוסיף יכולות ניווט וחישה וכן פתרונות מעשיים לאספקת האנרגיה או התאורה הדרושה להפעלתם.
בשלב הנוכחי, החידוש המרכזי הוא מכני: רובוט רך שהופך אור רציף לסדרה של קפיצות, מבלי להזדקק למפעיל מורכב שיכין אותו מחדש בכל פעם לקפיצה הבאה.
המחקר המלא פורסם כאן.
