Zamiast stali – woda z glicerolem
Podstawą eksperymentu były dwa cylindry zanurzone w mieszaninie wody i glicerolu. Jeden z nich był napędzany silnikiem, podczas gdy drugi pozostawał swobodny. Kluczowe okazało się nie to, z czego wykonano cylindry, ale to, co działo się w otaczającej je cieczy. Okazało się, że przepływ płynu może skutecznie przenosić ruch z aktywnego elementu na bierny, pełniąc funkcję niewidzialnych „zębów”.
Co ciekawe, zmiana odległości między cylindrami oraz prędkości wirowania powodowała, że system zachowywał się na dwa różne sposoby. Gdy elementy były blisko siebie, przepływy płynu działały jak mikroskopijne zęby, zmuszając swobodny cylinder do obrotu w kierunku przeciwnym. Zwiększenie odstępu i prędkości sprawiało natomiast, że płyn owijał się wokół cylindra jak pasek, ciągnąc go w tym samym kierunku co element napędzany.
Przekładnia bez tarcia to przekładnia trwała
Główną bolączką tradycyjnych przekładni jest konieczność idealnego dopasowania wszystkich części. Nawet najmniejsze zanieczyszczenie – drobina pyłu czy okruch metalu – może doprowadzić do zatarcia i poważnej awarii. W rozwiązaniu opracowanym przez naukowców z New York University problem w ogóle nie występuje – obce ciało w płynie zostaje po prostu „ominięte” przez przepływ, nie powodując zakłóceń. Ponieważ nie ma bezpośredniego kontaktu między ruchomymi komponentami, nie występuje też zużycie ścierne, które znacząco skraca żywotność klasycznych mechanizmów.
Dodatkową zaletą jest nieosiągalna dla tradycyjnych układów elastyczność. Zmiana kierunku obrotów czy przełożenia nie wymaga skomplikowanej zmiany biegów – wystarczy dostosować parametry samego płynu, takie jak jego lepkość lub gęstość. To otwiera drogę do tworzenia mechanizmów, które mogą dynamicznie adaptować się do zmiennych warunków pracy.
Czytaj też: Samsung ma problem z UOKiK, urząd kwestionuje weryfikację opinii w sklepie
Potencjał w robotyce i nie tylko
Przekładnia nowego typu wydaje się świetnym rozwiązaniem dla robotyki miękkiej. Maszyny zbudowane z elastycznych materiałów, naśladujących budowę żywych organizmów, do tej pory musiały radzić sobie z przenoszeniem mocy za pomocą konwencjonalnych, sztywnych komponentów. Płynne przekładnie mogą stać się brakującym ogniwem, pozwalającym na stworzenie w pełni miękkich i wyjątkowo odpornych siłowników.
Nowego typu przekładnie mogą też znaleźć zastosowanie w przemyśle, nie wymagają bowiem zabezpieczania mechanizmów przed pyłem czy wilgocią, bo ich „napęd” działa w nich samych. Pozwolą też na szybkie zmiany parametrów pracy bez konieczności zatrzymywania produkcji.
Nie oznacza to oczywiście rychłego końca klasycznych kół zębatych – ich niezawodność, wydajność i niski koszt w wielu zastosowaniach pozostają nie do pobicia. Nowa technologia z pewnością znajdzie jednak swoje nisze tam, gdzie liczy się ekstremalna odporność na zanieczyszczenia, możliwość pracy w trudnych warunkach lub właśnie owa miękkość i elastyczność.