Аппарат размером с каплю воды не имеет ни батареи, ни микропроцессора, ни сложной механики — только полимерная лента и жесткая насадка. Он движется за счет света и может делать это безостановочно. Разработку представили исследователи из Университета Северной Каролины, а детали физического механизма опубликованы 28 августа 2026 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Это не очередная вариация на тему солнечных панелей: инженеры отказались от идеи накапливать энергию и сделали ставку на ее циклическую перезагрузку через упругую деформацию.
Привычные автономные роботы упираются в одну проблему: источник питания весит слишком много, а энергия заканчивается в самый неподходящий момент. Подход команды Цзи Иня устраняет это ограничение радикально. Конструкция состоит из ленты жидкокристаллического эластомера с V-образной алюминиевой трубкой на конце. Под действием инфракрасного излучения поверхность полимера сокращается, из-за чего лента начинает вращаться. Жесткая V-образная деталь выполняет роль стопора: она не дает элементу просто катиться, заставляя материал скручиваться до критической точки. В тот момент, когда упругий потенциал достигает предела, происходит сброс — лента резко распрямляется, ударяет о поверхность и подбрасывает устройство в воздух. Затем форма восстанавливается, и цикл запускается заново.
Этот механизм напоминает работу арбалета, только перезарядка происходит без участия человека и без двигателя. Принципиально важно, что у системы нет «усталости» в привычном смысле: физический процесс самовзвода не требует внешнего контроля. Свет действует непрерывно, а механика сама находит точку срыва. Именно так достигается режим бесконечных прыжков, недоступный ни одним роботам с аккумуляторами.
Главная инженерная находка скрыта в управлении траекторией. Ученые выяснили, что характер движения задается простой геометрией насадки, а не сложными алгоритмами:
- угол 120 градусов заставляет устройство ползти вперед;
- угол 90 градусов переводит его в режим направленных прыжков;
- угол 50 градусов обеспечивает строго вертикальный скачок.
Это превращает настройку робота в элементарную операцию: достаточно изменить угол изгиба трубки, чтобы аппарат начал двигаться иначе. Никакого перепрограммирования — только физика.
Авторы работы Фанцзе Ци и Цзи Инь провели испытания на уклонах, песке, гравии и лесной мульче, и во всех случаях каплевидные роботы сохраняли работоспособность. Проходимость на сложных поверхностях здесь достигается за счет того, что устройство не зависит от сцепления колес или гусениц — оно буквально перебрасывает себя через препятствие. А отсутствие жестких требований к покрытию открывает дорогу к использованию таких машин в экологическом мониторинге и навигации.
Самая интересная перспектива — роевые системы. Каждый отдельный робот прост до примитивизма, а значит, дешев в производстве и устойчив к поломкам. Он не может нести тяжелую полезную нагрузку, но ему это и не нужно: в рое задачи распределяются между десятками и сотнями единиц. Одни могут собирать данные о влажности почвы, другие — фиксировать перемещение животных, третьи — выступать ретрансляторами сигнала в труднодоступных ландшафтах. Отказ нескольких элементов не остановит систему, потому что она лишена единого центра.
Перед нами не просто очередная лабораторная диковинка, а демонстрация того, как сложное поведение возникает из простых физических решений. В то время как индустрия продолжает наращивать вычислительные мощности в робототехнике, эта разработка напоминает: иногда для фундаментального прорыва достаточно вовремя скрутить ленту.
По материалам: iXBT
