在高端设备制造领域，软体机器人凭借柔性材料特性，在执行精细任务方面展现出巨大潜力，然而其复杂动态动作，尤其是跳跃动作的预测与控制难题，长期制约着软体机器人的进一步发展。近日，庆应义塾大学与大阪大学的研究小组受简单儿童弹跳玩具启发，取得关键突破，为软体机器人技术带来新曙光。

软体机器人虽前景广阔，但复杂动作难以预测和控制，特别是跳跃这类动态动作，一直是行业痛点。此次，庆应义塾大学和大阪大学研究小组在《先进机器人研究》上发表研究，聚焦跳跃软机器人的基本组成部分——薄半球形壳，深入探究其跳跃背后的物理原理。

研究团队对半球形壳体的跳跃动力学展开细致分析。他们综合运用精密实验、数值模拟和理论计算三种手段，着重研究壳体与地面接触的关键作用。在实验环节，团队制作了多种硅橡胶半球形壳体，借助桌面级实验装置，利用气压控制其变形。同时，多个传感器实时捕捉壳体快速形状变化，为后续分析提供详尽数据。为进一步研究，团队采用材料点法(MPM)创建数值模拟，精准再现壳体跳跃过程中的复杂变形。

研究的关键突破在于对贝壳与地面之间接触面积变化的深入理解。当倒置的贝壳弹回原始形状时，接触面积会从环状转变为完整的圆盘状。这一看似简单的转变，实则对理解推动贝壳向上的能量传递至关重要。基于此，研究人员开发出跳跃高度的预测公式，将跳跃过程分为初始抬起和最终弹跳两个关键阶段。该公式与实验和模拟结果高度吻合，为软体机器人跳跃高度预测提供了可靠依据。

预测跳跃高度能力的实现，是软体机器人技术的重大进步。它摒弃了广泛且耗时的反复试验过程，使研究人员能够根据特定任务和环境需求，精准设计软体机器人。在勘探、搜救和环境监测等复杂地形作业领域，这一成果将发挥关键作用，帮助机器人更好地适应环境，完成任务。

首席研究员佐野智彦表示：“这项研究凸显了分析单个组件对了解软体机器人整体性能的重要性，体现了向理论驱动设计的转变，有助于制造更复杂、高效的软体机器。”大阪大学教授、合著者Ryuichi Tarumi进一步指出：“对基本构件的基础理解，为设计针对特定负载条件优化的新型软机器人开辟了道路，无需进行广泛的参数调查。”

这项研究不仅推动了软体机器人技术的发展，还为弹性能量和运动原理提供了宝贵见解，在生物力学、材料科学乃至航空航天工程等多个领域都具有重要贡献，标志着我们在打造稳健、可预测且真正强大的软体机器方面迈出了坚实一步。