Su damlacığının yüzey geriliminden ilham alan araştırmacılar, gerçek zamanlı olarak şekil değiştirerek, engebeli yüzeyleri ve yüksek engelleri kolayca aşabilen ayarlanabilir bir tekerlek geliştirdi.
Otomobillerin, kamyonların ve bisikletlerin temel bileşenleri olan tekerlekler o kadar her yerde kullanılıyor ki, çoğu zaman onları hafife alıyoruz. Ancak tekerlekli sandalyeler, mobil robotlar ve arazi araçları söz konusu olduğunda, tekerlekler, engebeli arazileri ve yüksek engelleri geçmede zayıf kalıyor.
Bu sorunun farkında olan Koreli araştırmacılar, tekerleği tam anlamıyla yeniden icat ederek, zemindeki engelleri aşmak için gerçek zamanlı olarak şekil değiştiren, ayarlanabilir bir tekerlek geliştirdi.
Düzensiz veya engellerle dolu zeminlerin oluşturduğu sorun, tekerleğin yüzey alanını artıran özel tasarlanmış bir mekanizma olan paletli bir hareket sistemi kullanılarak aşılabilir. Ancak, paletli sistem nispeten düşük hızlarla sınırlıdır ve tekerlekli bir sisteme göre daha fazla enerji tüketir, çünkü sistem ile zemin arasındaki artan temas yüzeyi nedeniyle yüksek sürtünme oluşur.
Zorlu arazilerde ilerlemek için havasız veya pnömatik olmayan lastikler kullanmak bir avantaj sağlar, özellikle de delinmelere, sızıntılara ve patlamalara karşı dirençlidirler. Ancak sert olmaları sebebiyle daha az deforme olabildiklerinden, yüksek engelleri aşmada zorluk yaşıyorlar.
Bu nedenle, bir sıvı damlasının yüzey geriliminden ilham alan bilim insanları, düz zeminde normal bir tekerleğin sürüşünün avantajlarını korurken engelleri aşabilen, değişken sertlikte bir tekerlek geliştirdiler. Bir sıvının yüzey gerilimi, moleküller arasındaki çekici veya kohezif kuvvetlerdeki dengesizlikten kaynaklanır. Bir sıvının içindeki bir molekül, diğer moleküllerle her yönde kohezif kuvvetleri deneyimlerken, yüzeydeki bir molekül yalnızca net içe doğru kohezyun kuvvetleri deneyimler. Bir damlacıkta, yüzey moleküllerinin kohezyon kuvveti arttıkça, sıvı moleküllerini içeriye doğru çeken net kuvvet de artar ve bu da damlanın tekrar dairesel bir şekle dönmesine neden olur.
Göbek boşluğu hareket ederek sertlik ayarlanabiliyor
Deforme olabilen tekerleğin önemli bir özelliği, tekerleğin dış kısmında yer alan blok zincirinden oluşan ve tellerle merkezdeki bir göbeğin iki zıt tarafına bağlı olan akıllı zincir yapısıdır. Araştırmacılar, göbeğin iki tarafı arasındaki boşluğu değiştirerek tellerin uzunluğunu ve dolayısıyla blokların dış zincirinin şeklini değiştirebildiler. Göbek boşluğunu artırmak telleri kısaltarak zincir bloğunu içeriye doğru zorlar ve hızlı hareket için dairesel bir tekerlek oluşturur. Boşluğu azaltmak ise telleri uzatarak zincir bloğunu gevşetir, böylece tekerleğin deforme olarak engellerin üzerinden geçmesine izin verir.
Bilim insanları, uyarlanabilir tekerleklerini, tekerlekli sandelye ve dört tekerlekli bir araçta test ettiler ve her ikisinin de tekerlek yarıçapından 1,2 kat daha yüksek büyük basamakların ve düzensiz şekilli kayaların üzerinden geçebildiğini tespit ettiler. Araştırmacılar, toz ve parçacıkların akıllı zincir blokları arasındaki alanlara girdiğini ve tekerleğe zarar verdiğini fark ettiler. Bu nedenle gelecekteki denemelerde bir tekerlek kapağı yapısı eklemek için çalışıyorlar. Araştırmacılar, engebeli arazilerde çalışacak araç ve robot sistemlerinde, geliştirdikleri tekerleklerin büyük potansiyele sahip olduğunu düşünüyorlar.