şekil değiştiren tekerlek tümsekleri emiyor
İÇİNDEKİLER
- Su yüzey geriliminden ilham alan şekil değiştiren tekerlek tümsekleri emiyor
- Hankook’un origami su bombalarından esinlenerek yaptığı çılgın dönüşen tekerlekler
- Bir vidanın çevrilmesiyle dardan genişe ayarlanan sırt deseni olan ‘Roadless’ tekerlek sistemi .
- NASA , aksına kadar deforme olabilen ve sonra orijinal şekline geri dönebilen nikel-titanyum alaşımından yapılmış keşif araçları için lastikler üretti.
Su yüzey geriliminden ilham alan şekil değiştiren tekerlek tümsekleri emiyor
Bir sıvı damlacığının yüzey geriliminden ilham alan araştırmacılar, gerçek zamanlı olarak şekil değiştiren, engebeli yüzeylerle ve yüksek engellerle kolayca başa çıkabilen ayarlanabilir bir tekerlek yarattılar.
Bu, engebeli arazilerde daha iyi hareket edebilen tekerlekli sandalyeler veya mobil robotlar geliştirmenin kapısını açtı.
Arabaların, kamyonların ve bisikletlerin temel bileşenleri olan tekerlekler o kadar yaygındır ki onları genellikle hafife alırız. Ancak tekerlekli sandalyeler söz konusu olduğunda, tekerleğin engebeli yüzeylerde veya engeller içeren yüzeylerde hareket etmedeki zayıf performansı, tekerlekli sandalye kullanan kişilerin çoğunlukla ‘yolda’ kalmakla sınırlı kalması anlamına gelir. Aynısı mobil robotlar için de geçerlidir.
Şimdi ise bir grup Koreli araştırmacı, tekerleği kelimenin tam anlamıyla yeniden icat ederek, yerdeki engelleri aşarak alışılmışın dışında seyahat etmeyi sağlayan, gerçek zamanlı olarak şekil değiştiren ayarlanabilir bir tekerlek geliştirdiler.
Tamam, ‘tekerleği yeniden icat etmek’ muhtemelen abartı.
-Birkaç yıl önce, lastik devi Hankook, origamiden esinlenerek dönüşen tekerlekler üretmek için Seul Ulusal Üniversitesi ve Harvard ile iş birliği yaptı .
-Bundan yıllar önce, lisansüstü öğrencisi Ackeem Ngwenya, bir vidanın çevrilmesiyle dardan genişe ayarlanan sırt deseni olan ‘Roadless’ tekerlek sistemini geliştirdi.
-Ve arada sırada, NASA , aksına kadar deforme olabilen ve sonra orijinal şekline geri dönebilen nikel-titanyum alaşımından yapılmış keşif araçları için lastikler üretti.
Engebeli veya engellerle dolu zeminin oluşturduğu sorun, tekerleğin yüzey alanını artıran özel olarak tasarlanmış bir mekanizma olan ray tabanlı bir hareket sistemi kullanılarak aşılabilir. Ancak, ray sistemi nispeten düşük hızlarla sınırlıdır ve sistem ile zemin arasındaki artan temas nedeniyle oluşan yüksek sürtünme nedeniyle tekerlekli bir sistemden daha fazla enerji tüketir.
Zorlu arazilerde havasız veya pnömatik olmayan lastikler kullanmak bir avantaj sağlar, özellikle de delinmelere, sızıntılara ve patlamalara karşı dirençlidirler. Ancak sertlikleri, özellikle yüksek olanlar olmak üzere engelleri aşmada çok iyi olmadıkları anlamına gelir, çünkü daha az deforme olabilirler veya üzerinde seyahat ettikleri zemine daha az uyum sağlayabilirler.
.
Bu nedenle, sıvı damlacıklarının yüzey geriliminden ilham alan bilim insanları, düz bir zeminde normal bir tekerleğin sürüş avantajlarını korurken engebeli arazi ve engelleri aşabilen değişken sertlikte bir tekerlek yarattılar.
-Bir sıvının yüzey gerilimi, moleküller arasındaki çekici veya kohezif kuvvetlerdeki dengesizlikten kaynaklanır.
-Toplu sıvıdaki bir molekül, diğer moleküllerle her yönde kohezif kuvvetler deneyimlerken, sıvının yüzeyindeki bir molekül yalnızca net içe doğru kohezif kuvvetler deneyimler.
-Bir damlacıkta, yüzey moleküllerinin kohezif kuvveti arttıkça, sıvı moleküllerini içeriye çeken net kuvvet de artar ve bunun sonucunda damlacık dairesel bir şekle geri döner.
Deforme edilebilir tekerleğin önemli bir yönü, tekerleğin dış tarafının etrafında bir blok zincirinden oluşan ve merkezi bir göbeğin zıt taraflarına tel tellerle bağlanan ‘akıllı zincir yapısı’dır.
-Araştırmacılar, göbeğin iki tarafı arasındaki boşluğu değiştirerek tellerin uzunluğunu ve dolayısıyla blokların dış zincirinin şeklini değiştirebildiler.
-Göbek boşluğunu artırmak telleri kısalttı, zincir bloğunu içeriye doğru zorladı ve hızlı hareket için dairesel bir tekerlek yarattı.
-Göbek boşluğunu azaltmak tel telleri uzattı ve zincir bloğunu gevşetti, böylece deforme olmasına ve karşılaştığı engellerin üzerinden geçmesine izin verdi.
Araştırmacılar, uyarlanabilir tekerleği iki tekerlekli bir tekerlekli sandalyede ve dört tekerlekli bir araçta test ettiler ve her birinin tekerlek yarıçapından 1,2 kat daha yüksek olan büyük basamaklara ve düzensiz şekilli kayalara uyum sağlayabildiğini ve bunların üzerinden geçebildiğini buldular.
Yukarıdaki video, 120 kg (265 lb) ağırlığındaki iki tekerlekli tekerlekli sandalye sisteminin engebeli, çimenli zemini nasıl kolayca kapladığını gösteriyor – ancak sandalyenin aşırı öne doğru eğimi, sonunda oturan kişinin güvenliği konusunda endişe yaratıyor. Araştırmacılar dört tekerlekli aracın hareket halindeki bir videosunu yayınlamadılar, ancak aşağıda görseller var.
Araştırmacılar, toz ve parçacıkların akıllı zincir blokları arasındaki alanlara girdiğini ve tekerleğe zarar verdiğini fark ettiler, bu yüzden gelecekteki yinelemelere bir tekerlek kapağı yapısı eklemek için çalışıyorlar.
Uyarlanabilir tekerleklerinde büyük potansiyel görüyorlar.
–Araştırmacılar: “Bu çalışma, tekerlekli sandalyelerde kullanılan gerçek tekerleklerin ölçeğinde gerçek zamanlı sertlik değişimini gösteriyor ve engebeli arazilerde verimli sürüş için tekerlek tabanlı robotlarda ve ulaşım sistemlerinde daha geniş ortak uygulamalar öneriyor” .
Çalışma Science Robotics dergisinde yayımlandı .
Kaynak: EurekAlert!
Hankook’un origami su bombalarından esinlenerek yaptığı çılgın dönüşen tekerlekler
Göbeğin yanlarını sıkıştırarak bu origami esintili tekerleğin yuvarlanma çapını neredeyse iki katına çıkarabilirsiniz..
Tekerlekler, origami su bombasına benzer çizgiler boyunca katlanmak üzere tasarlanmış kalın, esnek bir kompozit membrana dayalı üç katmanlı bir yapıdır . Yapısal sağlamlık ve aşınma direnci eklemek için, katlanmayan paneller, katlama çizgileri hariç, membranın çoğunu sert tutan lazerle kesilmiş alüminyum faset panellerle sıkıştırılmıştır.
Dahili kilitleme iskeleti maksimum çapta sağlamlık katar
Kendi hallerine bırakıldıklarında, tekerlekler minimum çaplarına çöker, ancak yatay olarak sıkıştırıldığında tekerlekler maksimum çaplarına kadar katlanarak iç kilitleme plakalarının yapıya ekstra sertlik katmasına neden olur. Bu nedenle ekip, hem bir laboratuvar demo platformu hem de bir Jeep Wrangler’ı bu tekerleklerden oluşan bir setle donattı ve ayrıca tekerleklerin çapını isteğe göre değiştirmek için iç göbek duvarlarına dışarı doğru iten basınç plakaları yerleştirdi.
Bunun nasıl olduğu bu, ancak neden sorusu hala ortada. Ekip, video gösterilerinde, küçük robotların engellerin altından eğilmek için nasıl güzelce alçalabileceğini veya daha hızlı ve daha düzgün seyahat etmek için nasıl yükselebileceğini gösteriyor. Önceki prototipler ayrıca, tekerlekler genişledikçe katlanan ve tekerleklere bir tür tırmanma aparatı yerleştiren ve tekerlek çapından önemli ölçüde daha yüksek çıkıntıların üzerinden bir aracı çekebilen uzatılmış çubukları da içeriyordu.
Bu tek kişilik gösteri aracında tekerlek dönüşümünü hidrolik bir sistem gerçekleştiriyor
Araştırmacılar, bu esnek tasarımın bir miktar esneklik sağladığını ve süspansiyon avantajı da sağladığını belirtiyorlar, ancak dış alüminyum kaplamalar tutuş sağlayan kauçukla kaplı olsa bile, bunların bir yol aracında çok fazla kullanılacağını görmek zor. Son tasarımın çok yönlü yüzeyi, önceki prototiplerden kesinlikle çok daha pürüzsüz yuvarlanıyor, ancak yine de, diyelim ki, normal bir lastikle karşılaştırıldığında engebeli, engebeli bir yol gibi görünüyor. Ekip, bunların ticari olarak rekabetçi olmasını beklemediklerini söylüyor; kesinlikle şu anki halleriyle değil.
Öte yandan, bu tür dönüştürülebilir yetenek, özellikle diğer gezegenleri keşfetmek için tasarlanmış geziciler gibi dünya dışı uygulamalar gibi belirli aşırı arazi ortamlarında işe yarayabilir. En azından, bakması kesinlikle ilginç.
Aşağıdaki videoyu izleyin.
Kaynak: İlginç Mühendislik aracılığıyla Bilim Robotik
Bir vidanın çevrilmesiyle dardan genişe ayarlanan sırt deseni olan ‘Roadless’ tekerlek sistemi .
Yolsuz tekerlek konsepti tüm arazilere uyum sağlar.
Tasarım Mühendisi Ackeem Ngwenya, Roadless değişken açılı tekerlek sisteminin iç yapısını tasarlıyor
Hepimiz yaptık. Pürüzsüz yüzeyli eyaletlerarası otoyollarda veya ulusal öneme sahip diğer yollarda uzun bir sürüş yolculuğuna çıkmadan önce, yakıt tüketimini biraz artırmak için lastik basıncını yükseltiriz. Kar, çamur veya kumda mı kaldınız? Temas alanını artırmak için lastiklerden biraz basınç bırakın, aynı zamanda artık gevşek olan lastiğin tutunma şansını artırın. Ancak, sadece basıncı değiştirerek bir lastiğin en boy oranını değiştirmeye çalışmanın faydaları oldukça küçüktür ve genellikle lastik ömründe önemli bir kayıpla ilişkilendirilir.
Roadless tekerlek sistemi, bir aksla tutturulmuş bir çift çubuk ağının etrafına sarılmış bir sırt malzemesi kullanarak pnömatik bir lastiğin sınırlamalarını ortadan kaldırmaya çalışır. Çubuklar, bir makas krikosunu andıran bir mekanizma kullanılarak ayarlanır.
Çubukların monte edildiği diskler birbirinden uzak olduğunda, tekerlek küçük çaplı geniş bir lastik şeklini alır. Diskler birbirine yakın hareket ettirildiğinde, tekerlek büyük çaplı dar bir lastik haline gelir. İki diskin yakın çubukları karşılıklı olarak sabit bir yatağa (açık mavi daire) bağlanır.
Tekerleğin dişleri, tekerleğin değişen en boy oranına uyum sağlayabilecek kadar esnek olmalıdır, bu nedenle bir tür elastomer olması muhtemeldir.
Alternatif olarak, tekerlek, doğrudan sırt deseninin şeklini ve destek mekanizmasını oluşturan, daha sonra bir kauçuk levha kadar basit olabilen uyumlu elemanları içerebilir.
Aşağıdaki video Roadless’ın hikayesini anlatıyor ve ayrıca değişen arazilere nasıl uyum sağladığını daha net bir şekilde gösteriyor. Kökeni kırsal Malawi’de yaşayan insanların mallarını pazara daha kolay ulaştırmasını kolaylaştırmak olan bu temel fikrin birçok çeşidi var. Bu konseptin burada durması pek olası görünmüyor.
Kaynak: Blackmanfromthesky
NASA , aksına kadar deforme olabilen ve sonra orijinal şekline geri dönebilen nikel-titanyum alaşımından yapılmış keşif araçları için lastikler üretti.
NASA gezegen gezginleri için tekerleği yeniden icat ediyor
Curiosity Mars keşif aracı , bir alan hariç dikkat çekici bir başarı elde etti: tekerlekleri beklenenden daha hızlı parçalanıyor. Gelecekteki keşif aracı görevlerinde bunun olmasını önlemek için NASA’nın Glenn Araştırma Laboratuvarı, önceki tasarımlardan çok daha dayanıklı olan ve daha büyük, daha sağlam keşif araçları ve araçların önünü açabilecek özel hafızalı alaşımdan yapılmış yeni bir tel örgü lastik geliştiriyor.
NASA’ya yöneltilen yaygın bir eleştiri, tekerleği yeniden icat etme eğiliminde olduğudur ve bu suçlamanın bir gerekçesi vardı. Uzay ajansı, ilk yıllarında kanıtlanmış bir tasarımı kullanmak yerine her yeni uydu serisini boş bir sayfadan tamamen yeniden tasarlamasıyla ünlüydü. Ve sonra, hazır mekanik kalemler veya mürekkep çubukları denemek yerine sıfır yerçekiminde yazacak karmaşık bir gazla şarjlı kalem geliştirmenin kötü şöhretli hikayesi vardı.
Ancak NASA’nın tekerleği yeniden icat etmeye çalışarak tam anlamıyla yarım yüzyıl harcadığı bir alan, yani, tekerlekler olmuştur. Dünya’da, pnömatik lastikli tekerlekler çok etkili ve verimli olduklarını kanıtlamışlardır, ancak Ay ve Mars farklıdır ve kaplan pençesi tutuşlu ortalama çelik kuşaklı radyal için pek de dost canlısı değildir. Daha kötüsü, mühendisler, kimsenin yüzeyin nasıl olduğunu bilmediği bir yer için bir tekerleğin nasıl tasarlanacağı sorunuyla karşı karşıya kalmışlardı.
1960’lardan itibaren NASA, bir tekerleğin ve lastiğin yaptığı işi yapan her türlü tekerlek, lastik ve şey üretti. Talk pudrası kadar ince ay tozunu sürmek için garip, vida benzeri şeyler, tek büyük bir paletli araç ve kum ve kar kruvazöründen fırlamış gibi dev halka tekerleklerin hakim olduğu diğerleri vardı.
İlk insanlı Lunar Rover, 1971’de Apollo 15 görevi sırasında yola çıktığında, yumuşak iç çerçevelere ve yumuşak ay toprağını idare etmek için titanyum şeritlere sahip büyük, esnek tel örgü tekerlekleri vardı. Bu tasarım o kadar başarılıydı ki Glenn mühendisleri bunu, bir RV boyutunda olacak gelecekteki ay gezginleri için benzer örgü tekerlekler için model olarak kullandılar ve bu da ödüllü Spring lastiğiyle sonuçlandı .
Ancak Mars gezginleri 1990’larda Sojourner ile başlayarak yere indiklerinde, örgü yerine sağlam alüminyum tekerlekleri vardı. Bunlar Sojourner ve daha sonraki Opportunity ve Spirit gezginleri için iyi çalıştı, ancak Curiosity 2012’de yere indiğinde işler değişti. Curiosity bir 4×4 boyutundaydı ve Mars’ın yüzeyi beklenenden çok daha engebeli çıktı. Bir yıl içinde, insansız keşif aracının tekerleklerinin yumuşak metal alaşımı, dişler gevşeyip delikler oluşmaya başladıkça belirgin aşınma belirtileri göstermeye başladı.
NASA’ya göre Glenn mühendisleri, daha iyi çekiş ve dayanıklılık sağlamak için gelecekteki Mars görevlerinde Spring lastiğinin gelişmiş bir formunu kullanmayı düşündüler, ancak sıkı yaylı çelik ağ, simüle edilmiş bir Mars’ın engebeli arazisiyle başa çıkamadı. Keskin kayaların ve diğer engellerin üzerinden geçerken, ağ basınç altında deforme olur ve şeklini kaybederdi.
Sonra Mühendis Colin Creager ve Malzeme Bilimcisi Santo Padula arasındaki tesadüfi bir toplantı bir çözüm sağladı. Sorunu duyan Padula, atom seviyesinde deforme olan ve geri tepme yapan kristallere sahip özel bir alaşım olan şekil hafızalı bir alaşım kullanmayı önerdi. Nikel titanyum alaşımından yeni tekerlekler üretildiğinde, akslara kadar deforme olabilir ve sonra orijinal şekillerine geri dönebilirlerdi.
NASA, hala geliştirme aşamasında olmasına rağmen yeni alaşımlı örgü lastikler için büyük bir umut görüyor. Bunlar yalnızca daha dayanıklı olmakla kalmıyor, aynı zamanda batmadan araziye uyum sağlıyor ve orta ila yüksek hızlarda daha ağır yükler taşıyabiliyor. Umut, bir gün yalnızca insansız keşif araçlarının kullanım ömrünü uzatmakla kalmayıp, aynı zamanda insanlı araçlarda da kullanılması. Aşağıda bunları eylem halinde görün.
Kaynak: NASA
About The Author
