22.8.2024 Redakcia Auto trendy (Foto: youtube.com/@gizmag).
Priame vyjadrenie konania: Výskumníci sa inšpirovali povrchovým napätím kvapky kvapaliny a vyvinuli nastaviteľné koleso, ktoré v reálnom čase mení tvar a ľahko prekonáva nerovný povrch a vysoké prekážky. Otvorilo to dvere k vývoju invalidných vozíkov alebo mobilných robotov, ktoré dokážu lepšie prekonávať nerovný terén.
Foto: youtube.com/@gizmag
Kolesá sú neodmysliteľnou súčasťou áut, nákladných vozidiel a bicyklov. Vďaka nim sa tieto dopravné prostriedky pohybujú hladko a bezpečne. Kolesá na invalidných vozíkoch však často nemajú dostatočnú výkonnosť pri prejazde cez nerovnosti alebo prekážky, čo obmedzuje pohyb ľudí na vozíkoch mimo vyasfaltovaných ciest. To isté platí aj pre mobilné roboty.
Skupina kórejských výskumníkov teraz doslova vynašla koleso a vyvinula nastaviteľné koleso, ktoré v reálnom čase mení svoj tvar, aby prekonalo prekážky na zemi a umožnilo cestovanie mimo vychodených ciest.
Vynález „koleso“
Dobre, „vynájdenie kolesa“ je pravdepodobne hyperbola. Pred niekoľkými rokmi spolupracoval pneumatikársky gigant Hankook so Soulskou národnou univerzitou a Harvardom, aby prišli s transformujúcimi sa kolesami inšpirovanými origami. O mnoho rokov skôr vyvinul postgraduálny študent Ackeem Ngwenya svoj systém kolies „Roadless“, ktorých behúň sa otáčaním skrutky mení z úzkeho na široký. A medzičasom NASA vytvorila pneumatiky pre svoje rovery zo zliatiny niklu a titánu, ktoré sa mohli deformovať až po os a potom sa vrátiť do pôvodného tvaru.
Problém, ktorý predstavuje nerovný alebo prekážkami zaťažený terén, možno prekonať pomocou pásového systému, špeciálne navrhnutého mechanizmu, ktorý zväčšuje plochu kolesa. Pásový systém je však obmedzený na relatívne nízke rýchlosti a spotrebúva viac energie ako systém s kolesami, a to z dôvodu vysokého trenia spôsobeného zvýšeným kontaktom systému so zemou.
Používanie bezvzduchových – alebo nepneumatických – pneumatík na prekonávanie náročných terénov poskytuje výhodu, a to preto, že sú odolné voči prerazeniu, úniku a vyfúknutiu. Ich tuhosť však znamená, že nie sú vhodné na prekonávanie prekážok, najmä vysokých, pretože sú menej deformovateľné alebo menej schopné prispôsobiť sa terénu, po ktorom sa pohybujú.
Vodná kvapka, ako inšpirácia
Vedci sa inšpirovali povrchovým napätím kvapky kvapaliny a vytvorili koleso s premenlivou tuhosťou, ktoré dokáže prekonávať nerovnosti terénu a prekážky, pričom si zachováva výhody bežného kolesa jazdiaceho po rovnom povrchu. Povrchové napätie kvapaliny je výsledkom nerovnováhy príťažlivých alebo kohéznych síl medzi molekulami. Zatiaľ čo molekula v objemovej kvapaline pôsobí kohéznymi silami s ostatnými molekulami vo všetkých smeroch, molekula na povrchu kvapaliny pôsobí čistými kohéznymi silami len dovnútra. Keď sa v kvapke zvýši kohézna sila povrchových molekúl, zvýši sa aj čistá sila, ktorá ťahá molekuly kvapaliny dovnútra, čo vedie k tomu, že sa kvapka vráti do kruhového tvaru.
Kľúčovým aspektom deformovateľného kolesa je jeho „inteligentná reťazová štruktúra“, ktorá pozostáva z reťaze blokov okolo vonkajšej strany kolesa spojených drôtenými špicami s protiľahlými stranami centrálneho náboja. Zmenou medzery medzi oboma stranami náboja mohli výskumníci meniť dĺžku špicov, a tým aj tvar vonkajšej reťaze blokov. Zväčšením medzery medzi nábojmi sa špice skrátili, čím sa blok reťaze zatlačil dovnútra a vytvoril kruhové koleso na rýchly pohyb. Jej zmenšením sa špice drôtu predĺžili a blok reťaze sa uvoľnil, čo mu umožnilo deformovať sa a prekonávať prekážky, na ktoré narazil.
Výskumníci testovali svoje prispôsobiteľné koleso v dvojkolesovom invalidnom vozíku a štvorkolesovom vozidle a zistili, že každé z nich sa dokáže prispôsobiť a prejsť cez veľké schody a skaly nepravidelného tvaru 1,2-krát vyššie ako polomer kolesa.
Uvedené video ukazuje, ako systém dvojkolesového invalidného vozíka, ktorý váži 120 kg, ľahko prekonáva nerovný trávnatý terén – hoci extrémny náklon vozíka dopredu vyvoláva obavy o bezpečnosť jeho prípadného užívateľa.
Redakcia Auto trendy.
Súvisiace články:
Bezpečné jazdiť s kontrolkou tlaku? Ako funguje systém TPMS
