Инженеры создали робота DirectHop массой около 1 грамма, способного выполнять серию прыжков и преодолевать по высоте стандартную ступеньку. Прототип помещается на ладони и задаёт высоту прыжка с точностью до одного сантиметра. После приземления устройство может самостоятельно принять рабочее положение и подготовиться к следующему прыжку.
Прыжки требуют значительно меньше энергии, чем полёт: для насекомых и земноводных такой способ передвижения почти на два порядка эффективнее. Поэтому группы небольших роботов могут оказаться экономичной альтернативой летающим дронам. Их предполагается использовать для поиска утечек газа на нефтеперерабатывающих предприятиях, контроля расхода воды и удобрений на фермах, а также для исследования других планет.
В конструкции DirectHop применяются миниатюрный электродвигатель и три складные ноги. Двигатель закреплён на башне с помощью рыболовной лески: при разгоне он быстро наматывает её, поднимается вверх и увлекает за собой остальную часть робота. В этот момент три шарнирные ноги раскрываются и удерживают двигатель на одной линии с опорной частью устройства.
В отличие от большинства прыгающих роботов, созданных по образцу блох, DirectHop не использует пружину. Пружинный механизм позволяет совершать дальние прыжки, но не даёт удобно регулировать их длину, поскольку срабатывает по принципу «всё или ничего», а его миниатюризация усложняет изготовление и эксплуатацию. «Мы обнаружили, что очень маленький электродвигатель может разгоняться достаточно быстро, чтобы напрямую обеспечить прыжок, подобно тому, как мышцы лягушачьей ноги непосредственно создают толчок», — рассказал ведущий автор работы Ханьцюань (Джон) Ван, аспирант Вашингтонского университета по специальности «машиностроение».
Из-за склонности робота переворачиваться в воздухе исследователи снабдили его защитной рамой. Если DirectHop приземляется на бок, обратное движение двигателя вниз по башне смещает центр тяжести и помогает устройству перекатиться на опору; такой манёвр удаётся примерно в 90% случаев. Идею этого механизма подсказали коробчатые черепахи, способные самостоятельно возвращаться в нормальное положение благодаря форме панциря.
Пока прототип получает питание по проводам и не умеет управлять направлением, однако разработчики рассматривают солнечные элементы, аккумулятор, вибрационный двигатель для вращения на месте, выдвижные опоры для изменения угла прыжка, камеру и бортовую электронику. «Одна из наших целей — полностью автономное преодоление лестницы», — отметил старший автор исследования, доцент Вашингтонского университета Сойер Фуллер. По его замыслу, камера будет оценивать ступеньку, процессор — рассчитывать высоту прыжка, а робот — последовательно занимать позицию, прыгать, выпрямляться и повторять эти действия. Исследователи считают, что полностью оснащённый DirectHop может стоить около 10 долларов, а группа из 100 или даже 1000 таких устройств сможет выполнять задачу, несмотря на потерю отдельных роботов. Как сообщает Вашингтонский университет, разработчики представили работу на Международной конференции по интеллектуальным роботам и системам; исследование профинансировал Национальный научный фонд США.