Koleso inšpirované povrchovým napätím vody mení tvar na nerovnom teréne
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 19. 8. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Inšpirovaní povrchovým napätím kvapôčky kvapaliny výskumníci vytvorili nastaviteľné koleso, ktoré mení svoj tvar v reálnom čase a ľahko si tak poradí s nerovnými povrchmi a vysokými prekážkami. Technológia otvára dvere vývoju invalidných vozíkov alebo mobilných robotov, ktoré dokážu lepšie prejsť drsným terénom.
Kolesá sú tak všadeprítomné, že ich často považujeme za samozrejmosť. Ale pokiaľ ide o invalidné vozíky, slabý výkon kolesa pri prechádzaní nerovným povrchom alebo povrchom obsahujúcim prekážky znamená, že ľudia na invalidnom vozíku sú väčšinou odkázaní zostať na ceste. To isté platí pre mobilné roboty.
Teraz skupina kórejských výskumníkov doslova znovu objavila koleso a vyvinula nastaviteľné koleso, ktoré mení tvar v reálnom čase, aby prekonalo prekážky na zemi a umožnilo cestovať mimo vychodených ciest.
Vedci, inšpirovaní povrchovým napätím kvapôčky kvapaliny, vytvorili koleso s premenlivou tuhosťou, ktoré dokáže prekonať nerovný terén a prekážky pri zachovaní výhod bežného kolesa jazdiaceho na rovnom povrchu. Povrchové napätie kvapaliny je výsledkom nerovnováhy v príťažlivých alebo kohéznych silách medzi molekulami. Zatiaľ čo molekula v objemovej kvapaline zažíva súdržné sily s inými molekulami vo všetkých smeroch, jedna na povrchu kvapaliny má iba čisté vnútorné súdržné sily. V kvapke, keď sa zvyšuje kohézna sila povrchových molekúl, sa zvyšuje aj sila, ktorá ťahá molekuly kvapaliny dovnútra, čo vedie k tomu, že kvapka sa vráti do kruhového tvaru.
Kľúčovým aspektom deformovateľného kolesa je jeho „inteligentná reťazová štruktúra“ pozostávajúca z reťaze blokov okolo vonkajšej strany kolesa spojených drôtenými špicmi s opačnými stranami centrálneho náboja. Zmenou medzery medzi dvoma stranami náboja mohli výskumníci meniť dĺžku špicov a tým aj tvar vonkajšieho reťazca blokov. Zväčšením medzery v náboji sa skrátili špice, čím sa reťazec blokov vtlačil dovnútra a vytvorilo sa kruhové koleso pre rýchly pohyb. Zmenšenie medzery predĺžilo drôtené špice a uvoľnilo reťazce blokov, čo umožnilo deformovanie kolesa, aby mohlo ľahšie prejsť cez prekážky, na ktoré narazilo.
Výskumníci testovali svoje prispôsobiteľné koleso na dvojkolesovom invalidnom vozíku a štvorkolesovom vozidle a zistili, že každé z nich sa dokáže prispôsobiť a jazdiť po veľkých schodoch a nepravidelne tvarovaných skalách, ktoré sú 1,2-krát vyššie ako je polomer kolesa.
Výskumníci si všimli, že prach a častice sa dostali do oblastí medzi inteligentnými reťazovými blokmi a spôsobili poškodenie kolesa, takže pracujú na pridaní konštrukcie krytu kolesa do budúcich iterácií. Vo svojom adaptabilnom kolese však vidia veľký potenciál.
„Táto štúdia demonštruje variácie tuhosti v reálnom čase v rozsahu skutočných kolies používaných pre invalidný vozík, čo naznačuje širšie bežné aplikácie v robotoch na kolesách a dopravných systémoch pre efektívnu jazdu na nerovnom teréne,“ uviedli vedci.
Štúdia bola nedávno publikovaná v magazíne Science Robotics.
