Neue Räder passen sich dem Untergrund an

Aufwändige Federungen werden dank der Entwicklung koreanischer Forscher künftig überflüssig

Das verformbare Rad überwindet einen Felsbrocken (Foto: Lee et al./KIMM)

Daejeon (pte010/16.08.2024/12:30) - Forscher des Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM) ( https://www.kimm.re.kr/eng ) haben ein Rad neu erfunden: Es bekommt eine Delle, wenn es über einen dicken Stein rollt, um danach wieder seine gewohnt runde Form anzunehmen. Dabei fängt es mindestens genauso gut wie eine Federung die Stöße auf wie herkömmliche Räder. Diese holpern normalerweise über Hindernisse und die Stöße übertragen sich auf das Gefährt. Aufwändige Federungen entschärfen die schlimmsten davon. Ihre Forschungsergebnisse ( https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adl2067?adobe_mc=MCMID%3D50058547104186774703215609877489333625%7CMCORGID%3D242B6472541199F70A4C98A6%2540AdobeOrg%7CTS%3D1723767888 ) haben sie kürzlich im Fachjournal "Science Robotics" publiziert.

Reibungsverluste minimiert

Ihre Alternative haben die Wissenschaftler der Natur abgeschaut: Sie hatten beobachtet, dass Wassertropfen Hindernisse überwinden, indem sie sich verformen. Die Oberflächenspannung verhindert, dass sie dabei platzen. Panzerketten reagieren genauso. Dieses Verfahren übertrugen sie auf ihr neuartiges KIMM-Rad. Anders als Reifen von Autos, Zweirädern und anderen Transportmitteln, kommt es ohne Luft aus, die bereits einen kleinen Teil der Unebenheiten eines Untergrunds auffängt. Damit ist es nicht vom Platzen oder schleichendem Luftverlust bedroht. Anders als beim Kettenantrieb mit großflächigem Bodenkontakt, kommt das neue Rad mit der gleichen Fläche wie ein konventionelles Rad aus. Entsprechend gering sind die Reibungsverluste. Nur beim Überwinden von Hindernissen steigen sie kurzfristig an.

Das KIMM-Rad ist vor allem für Rollstühle und mobile Roboter gedacht. Es besteht aus einer Reihe von elastischen Blöcken, die kreisförmig abgeordnet sind, wenn das Rad nicht belastet ist. Diese Blöcke sind mit Speichen mit einer Nabe verbunden, ähnlich heute üblichen Speicherädern. Der entscheidende Unterschied: Die KIMM-Speichen können sich verformen, wenn ein Hindernis auftaucht sodass die Blöcke näher an die Naber heranrücken. Ist der dicke Stein überwunden, nehmen Speichen und damit die Blöcke ihre Ausgangsposition wieder ein.

Test an zweirädrigem Rollstuhl

Die Forscher testeten die Räder an einem zweirädrigen Rollstuhl, der sich wie ein Segway selbst ausbalanciert, also nicht umfällt, wie auch immer der Nutzer sich bewegt. Verlagert er sein Gewicht gezielt, rollt das Gefährt vorwärts oder wird abgebremst. Beim Test ersetzte ein 120 Kilogramm schweres Gewicht den Nutzer. Derzeit gibt es allerdings noch ein Problem: Bei Fahrten über unbefestigten Untergrund sammeln sich zwischen den Blöcken Steine und Erdklumpen an, die die Funktion beeinträchtigen. Die Forscher arbeiten jetzt an einer Abdeckung.