Formverändernde Räder, die von der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten inspiriert sind, könnten die Geländenavigation revolutionieren

Forscher des Korea Institute of Machinery and Materials haben ein Radsystem der nächsten Generation entwickelt, das seine Steifigkeit in Echtzeit anpasst, inspiriert von den Oberflächenspannungseigenschaften von Flüssigkeitströpfchen – und es so zu einem macht einzigartiges Design. Es bietet eine vielversprechende Lösung für die seit langem bestehende Herausforderung, Geschwindigkeit und Hindernisnavigation in Roboter- und Transportsystemen in Einklang zu bringen.

Nun ist das Konzept von Rädern mit variabler Steifigkeit und adaptiven Mobilitätssystemen nicht besonders neu, insbesondere in der Robotik und bei Fahrzeuganwendungen. Was diese Technologie jedoch einzigartig macht, ist ihr spezifischer, von der Oberflächenspannung inspirierter Mechanismus, der eine Echtzeitanpassung der Radsteifigkeit und -form ermöglicht.

Herkömmliche Räder sind auf ebenen Flächen effizient Oberflächen, kämpfen aber mit Hindernissen, was oft zu einem Kompromiss zwischen Mobilität und Stabilität führt. Um dieses Problem anzugehen, entwarf das Team ein „Morphing-Rad mit variabler Steifigkeit“, das zwischen einer starren, kreisförmigen Form für Hochgeschwindigkeitsbewegungen und einem weichen, verformbaren Zustand für die Navigation in unebenem Gelände wechseln kann.

Durch Anpassen der Durch die Spannung der Drahtspeichen, die mit einer intelligenten Kettenstruktur um das Rad verbunden sind, können Steifigkeit und Form des Rads gesteuert werden. Dadurch behält es seine Form auf glatten Oberflächen bei und verformt sich, um sich an Hindernisse anzupassen. Es ist so, als ob die Oberflächenspannung einen Flüssigkeitstropfen wieder in seine Kreisform zieht.

Tests mit einem zweirädrigen Rollstuhlsystem zeigten, dass das Rad in der Lage ist, in Echtzeit zwischen den Zuständen zu wechseln, sodass es Hindernisse bis zu 40 % seines Radius überwinden kann. Es stellt bereits eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Rädern dar und bietet potenzielle Anwendungen in verschiedenen mobilen Systemen, einschließlich Robotik und Fahrzeugen.

In der Forschungsarbeit werden auch zukünftige Verbesserungen erwähnt, beispielsweise die Verbesserung der Haltbarkeit des Rads und seine Integration in komplexere Systeme. Alles in allem könnte dieses Rad eine solide Verbesserung der Art und Weise sein, wie Roboter und Fahrzeuge in anspruchsvollen Umgebungen navigieren. Beispielsweise könnte es die Mobilität von Geländerobotern verbessern und sie so für Such- und Rettungseinsätze in Katastrophengebieten besser geeignet machen. Es könnte auch die Leistung von Geländefahrzeugen und Rollstühlen verbessern und es ihnen ermöglichen, unebene Oberflächen und Hindernisse einfacher und stabiler zu überwinden.

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