一個橙色的輪子在混凝土上滾動，隨即跳起，彷彿決定要違抗重力。在附近，一個機器人像魚一樣在水中游動，而另一個則在狹窄的管道中扭動。這些機器看起來各不相同，但它們的運動原理卻相同。在克萊姆森大學，機械工程教授 Phanindra Tallapragada 和他的團隊正在開發依賴向心力的機器人，而非複雜的關節、腿或螺旋槳。這種方法利用每個機器人內部的不平衡旋轉質量來產生運動。這個想法很簡單，當一個偏心質量以足夠的速度旋轉時，它會產生力量，可以推動、提升或扭轉機器人的身體。這種效果類似於洗衣機在濕衣服集中在鼓的一側時產生的震動。
Tallapragada 認為這些機器人是數學的物理表達，而不是傳統上充滿馬達和軟件的機器。他表示：「當今的機器人技術常被視為設計有馬達、微控制器、機器學習和人工智能的東西，而對動力學和數學的重視則相對較少，至少在公眾的認知中是如此。」
這種旋轉質量的原理驅動了 Tallapragada 實驗室內幾個機器人的運動。其中之一是一種被稱為 Spin Gyro 的遙控輪子，當內部質量以足夠的速度旋轉時，它能跳起來。與基於彈簧的跳躍機器人不同，Spin Gyro 可以幾乎瞬時重複這一動作，這使其在崎嶇或不平的地形中更為實用。實驗室還開發了一種魚形機器人，通過將能量從旋轉質量轉移到其尾部來游泳。通過調整旋轉速度，這種機器人可以潛入、轉向或前進。與許多游泳機器人相比，這套系統的能源效率極高，未來可以用於監測湖泊、海洋或水質。
另一種機器人則設計用於在狹窄的管道中爬行。在其內部，旋轉質量使得機器人身體上的小鬃毛快速壓縮和釋放。與管道壁的摩擦推動著機器人前進，使其能夠通過僅有一寸寬的空間。它的潛在應用包括檢查管道、燃氣管線，或在長管網中拉纜。
研究生和博士後研究人員在這項工作中積極參與。參與開發游泳機器人的 Prashanth Chivkula 表示：「我希望成為一名機器人專家，這是我每天的動力——製造能在世界上發揮作用的機器人。」
團隊目前正將相同的物理原理擴展到空中。Tallapragada 已啟動一個新項目，旨在建造受昆蟲啟發的飛行機器人。這些飛行器不再依賴傳統馬達，而是利用旋轉質量來驅動翅膀，以實現昆蟲般的高頻飛行。這項計畫得到了美國國家科學基金會為期三年的資助。
對於 Tallapragada 而言，這一概念不僅限於地球，他認為它在行星探索中也有潛在應用。一個能夠滾動、跳躍、游泳和飛行的機器人，將能夠在冰冷的表面上導航，穿越通風口，並在遙遠的衛星上穿越冰殼尋找液態水。他表示：「我喜歡從事這些與別人截然不同的新想法，並看到它們付諸實踐。一旦它們付諸行動，就會激勵我返回白板，創造更多的模型。」
