La ciencia es asombrosa. Resulta que un grupo de investigadores coreanos se ha inspirado en la tensión superficial de una gota de líquido para crear una rueda que cambia de forma en tiempo real, superando superficies irregulares y obstáculos con facilidad. Todos hemos imaginado un auténtico todoterreno con algo así… pero en principio se ha pensado para que sillas de ruedas o robots puedan afrontar mejor terrenos difíciles.
Vemos tantas veces las ruedas y neumáticos, en automóviles o bicicletas, que damos por sentado sus capacidades. Pero cuando se trata de sillas de ruedas, el bajo rendimiento de su neumático al atravesar superficies irregulares o con pequeños obstáculos significa que su ocupante se vea confinadas a permanecer «en la carretera».
No es la primera vez que se quiere reinventar la rueda. La NASA creó neumáticos indestructibles para sus vehículos hechos de una aleación de níquel y titanio que podían deformarse hasta el eje y volver a su forma original. También el Michelin Uptis, un prototipo de neumático sin aire (un no neumático) que no sufre pinchazos, fugas o reventones… pero por su rigidez no son buenos para superar obstáculos, al ser menos deformables para adaptarse al terreno. ¿Y un sistema de orugas? Se limitan a velocidades relativamente bajas y consume más energía por la mayor fricción (hay un mayor contacto con el suelo).
La solución estaba en la tensión superficial de una gota. La tensión superficial de un líquido resulta de un desequilibrio en las fuerzas de atracción o cohesión entre moléculas. Mientras una molécula en el líquido experimenta fuerzas de cohesión con otras moléculas en todas las direcciones, una en la superficie de un líquido sólo experimenta fuerzas de cohesión netas hacia adentro. En una gota, a medida que aumenta la fuerza de cohesión de las moléculas de la superficie, también aumenta la fuerza neta que tira de las moléculas del líquido hacia adentro. Por eso una gota vuelve a tener una forma circular.
Con esa idea subyacente, los científicos crearon una rueda de rigidez variable que puede superar terrenos accidentados y obstáculos manteniendo las ventajas de una rueda normal que circula por terreno llano.
Un aspecto clave de esa rueda deformable es su «estructura de cadena inteligente». Es una cadena de bloques alrededor del exterior de la rueda conectados por radios de alambre a lados opuestos de un eje central. Al cambiar la distancia entre los dos lados del eje, los investigadores pudieron variar la longitud de los radios y, por lo tanto, la forma de la cadena exterior de bloques:
- Al aumentar la distancia al eje, se acortan los radios, lo que obliga al bloque de la cadena a moverse hacia adentro y crea una rueda circular para moverse rápido.
- Al reducir la distancia al eje, se alargan los radios de alambre y se afloja el bloque de la cadena, lo que le permite deformarse y atravesar los obstáculos.
Los investigadores probaron su rueda adaptable en una silla de ruedas de dos ruedas y en un vehículo de cuatro ruedas. Cada uno podía adaptarse y pasar por escalones grandes y rocas de forma irregular 1,2 veces más altas que el radio de la rueda. La silla de ruedas, que pesa 120 kg, supera terrenos irregulares y con césped, aunque la silla se inclina de manera preocupante hace delante.
En las pruebas se ha visto que el polvo y las partículas se cuelan entre los bloques de la cadena inteligente y causan daños a la rueda. Por eso ahora trabajan en sumar una cubierta en futuras iteraciones. Hay un gran potencial en esta rueda adaptable.
Fuente: Science Robotics