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引言

浙江大学的张承谦博士介绍了一种新型软体弹跳机器人，这种机器人能够在15毫秒内完成跳跃，起跳速度超过每秒2米，能够跳跃超过其自身高度的108倍，这是迄今软体机器人弹跳的最高记录。

研究成果概述

这项研究成果是一种磁场驱动的超快速双稳态软体弹跳机器人。该机器人由非磁性和磁性弹性体制成，形成类似金字塔的折叠结构，能够根据内部势能变化保持两种稳定状态，为未来复杂环境中的机器人应用提供了新思路。

论文发表与作者信息

相关论文《双稳态软体弹跳机器人能够快速响应并具有高起跳速度》（Bistable soft jumper capable of fast response and high takeoff velocity）发表在《科学机器人》杂志上。该研究的第一作者是浙江大学博士生唐道梵，张承谦博士是共同一作兼通讯作者，浙江大学赵朋教授和美国卡内基梅隆大学卡梅尔马吉迪教授担任共同通讯作者。

结构设计与创新

该团队在折纸平面结构的基础上，提出了立体结构的设计理念。研究过程中，他们意外发现了一种具有双稳态特性的结构，这种结构能够在外部磁场的触发下，快速转换状态，实现能量的瞬时释放。唐道梵认为，这种结构的能量存储和快速释放能力，为弹跳机制的应用提供了灵感。

提升输出功率

为了提升输出功率，研究团队采取了两项措施。首先，优化结构设计，缩短结构形变过程中越过能量最高点并进入下一个稳态所需的时间；其次，通过调整机器人金字塔结构的建模参数，最大化其在达到临界值时储存的能量，同时最小化释放时间。传统软体材料由于柔顺性，无法产生巨大的力量，限制了其承载能力。而该研究中的软材料通过功率放大机制，在单位时间内快速释放能量，实现了高输出功率。

连续微跳模式

除了弹跳高度和响应速度方面的优异表现，该机器人还具备连续微跳模式，能够在高频率下实现小幅度且精细的位置调控，弥补了单纯大范围跳跃可能导致的位置不可控性问题。

实验与模拟

该团队进行了大量实验和理论模拟，成功区分并实现了这两种运动模式的有效切换。通过调整结构参数，如折痕的厚度、宽度以及整体结构的高度等，优化了能量存储和释放过程，提高了机器人的可控性。

应用前景

在实际应用方面，该机器人展示了在复杂环境中的多模态运动能力。例如，在模拟的管道清洗任务中，该机器人成功地通过了充满水的管道，并释放化学剂净化管道中的水。未来，该技术有望应用于胶囊微型机器人等领域，帮助机器人在体内快速实现能量存储和释放，满足组织抓取或药物释放的需求。

小型化与感知能力

研究团队还计划探索机器人小型化方向，通过解决一系列科学问题，使其能够进入医学和生物学环境，如人体或动物体内。此外，他们还将研究集成感知能力的软体弹跳机器人，使机器人不仅具备运动能力，还能进行环境感知和信号传输，拓展其应用潜力。

制造与驱动挑战

目前，该研究面临的困难之一在于，缺乏成熟的一体化制造方法来构建金字塔状结构，特别是在保证结构强度和制造精度的前提下，手工制作难以实现非常小且精细的结构。此外，研究团队还在探索新的驱动方式，希望集成感知能力，使软体弹跳机器人成为集驱动和感知于一体的设备。