Koreai kutatók kifejlesztettek egy kereket, amelynek merevsége valós időben adaptálódik. Könnyen legyőzi a lépcsőket vagy a sziklákat. Az alkalmazásuk sokrétű, a kerekesszékektől a mobil robotokig.

Képzeljünk el egy kereket, amely alkalmazkodik a körülményekhez, tud lépcsőt mászni, és durva terepen is gurul. Ez a vízió a morfológiai keréknek köszönhetően mára valósággá vált. A Koreai Gépek és Anyagok Intézete (Korea Institute of Machinery and Materials, KIMM) által kifejlesztett technológia a mobilitás új szintjét jelentheti a terepek széles skáláján. A kerék valós időben állítja be merevségét, így optimális teljesítményt tesz lehetővé sík utakon és olyan akadályokon át is, mint a sziklák vagy a lépcsők.

Így működik a kerék

A morfológiai kerék dinamikusan tudja változtatni a merevségét. A technológia a folyadékcseppek felületi feszültségén alapul. Amikor a kerék akadályt észlel, merev állapotból lágy, rugalmas üzemmódba tud átalakulni. Ez a sokoldalúság különösen érdekessé teszi azon járművek számára, amelyeknek nem csak sík felületen kell mozogniuk, hanem nehéz, egyenetlen terepen is. A kerék egy intelligens láncblokkból és egy rugalmas huzalküllő szerkezetből áll. A huzalküllők összekötik a kerékagyat a külső láncblokk szerkezetével. Ha az agy helyzete vagy a küllők közötti távolság megváltozik, a felületi feszültség ennek megfelelően kerül beállításra. A leküzdendő akadály típusától függően a kerék kaphat stabil, merev vagy rugalmasabb, alkalmazkodó formát.

Összehasonlítás a hagyományos keréktechnológiákkal

Már léteznek olyan technológiák, amelyek a kerekek belsejét rugalmas szerkezetekké alakítják, ilyenek például a nem pneumatikus gumiabroncsok. Ezekkel a gumiabroncsokkal ellentétben a morfológiai kerék jelentősen jobb teljesítményt nyújt a kutatócsoport szerint. A hagyományos gumiabroncsok állandó rugalmassága sík felületeken szükségtelen deformációhoz, zajhoz és csökkentett hatékonysághoz vezethet. A morfológiai kerék viszont lehetővé teszi a merevség folyamatos adaptálását, és ezáltal a magas szintű menetstabilitást, amikor arra szükség van. Egy négykerekű berendezéssel végzett teszt során a csapat azt állapította meg, hogy a morfológiai kerék a kerék sugarának 1,3-szorosánál nagyobb akadályokat is le tud legyőzni. Ez a képesség az alkalmazások széles skáláját nyitja meg, a mindennapi szállítástól a speciális mentőjárműveken át a nehéz terepen működő robotokig.

Lehetőség a jövőbeli robotika és mobilitás számára

A morfológiai kerékben rejlő potenciál különösen a robotikában mutatkozik meg. A négylábú és kétlábú sétálórobotok jól ismert problémája a sík felületeken való alacsony mozgási hatékonyság és a rezgésre való hajlam. A morfológiai kerék ezt a problémát úgy oldja meg, hogy szükség szerint deformálódik, megtartva az egyensúlyt a stabilitás és a rugalmasság között. A KIMM szakembere, Sung-Hyuk Songja szerint a kerék jelentős innováció, amely jelentősen javíthatja a mobil robotok hatékonyságát és akadályelhárító képességét. Dong Il Park, a KIMM Advanced Robotics Research Centerének vezetője úgy látja, hogy a morfológiai kerék kulcsfontosságú technológia a hagyományos mechanikai rendszerek korlátainak leküzdésében. A felületi feszültség által ihletett technológia jelentősen kibővítheti a kerekesszékek, mobil robotok és egyéb közlekedési eszközök képességeit. Nemcsak az akadályok leküzdését teszi lehetővé, hanem elősegíti a biztonságosabb és hatékonyabb utazást városi és vidéki környezetben.

Fotó: Korea Institute of Machinery and Materials 

Forrás: https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/verkehr/weltneuheit-morphingrad-kann-treppen-steigen-und-noch-mehr/

https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adl2067