昆虫から両生類、魚に至るまで、多くの動物種は、周囲の環境内を移動する手段としてジャンプを使用します。ジャンプはこれらの動物にとって非常に有利であり、たとえば、木の高い枝に到達したり、捕食者から素早く逃げたり、長距離をより速く移動したりすることができます。

多くのロボット工学者は、動物で観察されるジャンプ移動スタイルを再現できるロボットの開発を試みてきました。これらのロボットは現実世界でも興味深い応用ができる可能性があるからです。ロボットはジャンプすることで複雑な地形をより速く移動し、他の方法では到達できない表面や環境にアクセスできるようになります。

近年導入されたジャンプロボットは、誘電エラストマーから液晶エラストマーまで、さまざまな駆動方式を採用しています。ソフトアクチュエーター。これらのロボットの中には有望な結果を達成したものもあったが、そのほとんどは、ジャンプの高さや速さの点で、高度にジャンプする生物に比べて遅れていることが判明した。

中国の浙江大学の研究者は最近、高度なジャンプ能力を実証した新しい超高速、磁気駆動、双安定ソフトジャンパーを開発しました。論文で発表されたこのジャンパー出版されたでサイエンスロボティクス、過去に導入された同等のロボットシステムよりも高く、より速くジャンプし、異なるジャンプ移動スタイルを実現することが判明しました。

これらの研究者によって開発されたシステムのようなソフト ジャンパーは、多くの場合、衝撃に対する耐性が高く、ジャンプ中のロボットの損傷を防ぐ、弾性と変形可能な素材をベースにしています。しかし、柔らかい素材をベースにした既存のジャンパーの多くは、刺激に反応して地面から離陸する速度が制限されていることが判明しました。

「我々は、以前のソフトジャンパーと比較して、優れたジャンプ能力（離陸速度2メートル/秒以上で体の高さ108以上をジャンプ）と速い応答時間（15ミリ秒未満）を示す、磁気駆動の超高速双安定ソフトジャンパーを報告します。」ジャンプロボットだ」とDaofan Tang氏、Chengqian Zhang氏らは論文に書いている。「双安定状態間のスナップスルー遷移は、蓄積された弾性エネルギーの超高速放出を利用する反復可能なループを形成します。」

研究者らはさまざまなサイズのジャンパーのプロトタイプを作成しましたが、ジャンパーが小さいほど空気抵抗の影響をより受けやすいことがわかりました。したがって、彼らはより大きなジャンパーほど高くジャンプすることができませんでした。それにもかかわらず、ジャンパーの離陸速度は、サイズに関係なく、同様のままでした。

注目すべきことに、この研究チームが設計したジャンパーは、ジャンプとホッピングという 2 つの異なるタイプの移動運動を実行できます。研究者らは、これらの移動モードの利点を実証するために、現実世界の環境でテストを実施しました。

「これらのモードは磁場の持続時間と強さを調整することによって制御され、これにより双安定ソフトジャンパーに堅牢な移動能力が与えられる」とTang氏、Zhang氏らは書いている。「さらに、高さと距離を調整して全方向にジャンプすることができます。複雑な環境でその能力を実証するために、水陸両用の地形を備えた現実的なパイプラインが確立されました。」

研究者らはジャンパーを簡単な方法でテストしました移動細い管を飛び越えたり、U字型のパイプラインを飛び越えたり、水中から水面上まで飛び降りたりする作業だった。このタスクは、ロボットをパイプライン内の水を浄化するために使用できるシナリオをシミュレートするように設計されました。

この最初の実験では、機械的に駆動されるジャンパーが非常に優れた性能を発揮することがわかりました。将来的には、その基本的な設計が、現実世界の幅広い用途向けの他の柔軟なロボット システムの開発に影響を与える可能性があります。

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