随着天空中嗡嗡作响、悬停飞行的无人机越来越多，不妨想想那个不起眼的跳跃机器人。跳跃是昆虫和两栖动物世界里流行的一种移动方式，能效比飞行高出近两个数量级。蚊子必须不断消耗能量才能保持在空中，而跳蚤只在跳跃时才做功。这些成本节省在机器人世界也能带来回报：一群小型、简单的跳跃机器人可以用比飞行无人机低得多的成本探索一个地点。这些机器人可以在炼油厂找到气体泄漏，在农场监测水和肥料的使用，甚至探索其他行星。

放弃弹簧，用微型电机直接驱动

华盛顿大学的工程师们创造了DirectHop，一个约1克重的机器人，可以连续进行多次跳跃，跳高足以越过标准楼梯台阶。机器人使用一个微型电机和三条折叠腿，把自己发射到指定跳跃高度，精度达到单厘米。落地后，DirectHop可以扭动身体翻身，准备下一次跳跃。大多数跳跃机器人模仿跳蚤这类昆虫，本质上是弹簧加载的。跳蚤压缩然后释放外骨骼的一部分，把自己弹到自身高度50倍的距离。使用弹簧和闩锁的机器人也能移动惊人的距离，但它们没有简单的方法来校准跳跃距离，释放弹簧是全有或全无的动作。而且弹簧和闩锁是复杂的机械部件，在微小尺度上很难制造和操作。DirectHop的解决方案是完全放弃弹簧。资深作者Sawyer Fuller说，在他们的设计中，三个最难的挑战是改变跳跃长度、自行翻身和重新加载以进行多次跳跃，DirectHop用一个全新的设计越过了这三道障碍。

工作原理和局限性

机器人本身由一个微型电机组成，通过一根鱼线连接到塔架。当电机加速时，它快速卷绕鱼线并把自己提升到塔上，将机器人的其余部分拉向空中。随着电机上升，三条铰接腿展开，保持电机与机器人的脚对齐。由于机器人在空中容易翻滚，研究人员加入了一个防滚架，在它侧身着陆时提供支撑。团队能够通过将电机送回塔下，90%的情况下把它扶正。当前原型有一些明显的局限性。电源通过电线供应，除了随机抽动外，它没有转向或定向的方法。Wang和Fuller正在研究解决方案：机载太阳能电池和电池供电，一个振动电机让机器人原地旋转，微型可伸缩脚调整跳跃角度，以及机载摄像头和电子设备用于导航。Fuller说，他们的目标之一是全自主爬楼梯。摄像头看着楼梯，处理器计算出机器人需要跳多高，它把自己转向位置，跳跃，自行翻身，再次转向，重复。它使用简单传感器和动作的组合来完成复杂任务。Wang认为，生产一个功能齐全的DirectHop机器人价格在10美元左右是合理的，因为单个组件又小又便宜。