人类发明了轮子,大幅推动了交通与文明,不过轮子有个最大的问题,就是在崎岖地形的使用受限,别说爬楼梯,就是有颗太大的石头,就能卡住轮子,为了提升轮子的越野能力,过去的想法是轮子做大一点,或是从避震器着手让轮子可上下位移多一点,韩国机械与材料研究院(Korea Institute of Machinery and Materials,KIMM)想法则是:轮子能变形不就好了?
最早轮子没有任何缓冲力,稍微颠簸道路行驶也会震到乘客骨头都散了,到固特异发明硫化橡胶,使橡胶化学特性稳定,能广泛包覆轮子,才稍微好一点,但要是行驶快一点,也是会震到屁股开花,要到登禄普发明现在主流的充气轮胎,才让高速行驶变成可能。
其实充气轮胎就是最早的变形轮子,因空气可压缩性,使得充气轮胎开上障碍物的变形幅度远大于实心橡胶,所以能克服道路颠簸,只是充气轮胎变形幅度与充气气压有关,充气很饱,内部气压大,变形能力就较差,要是轮胎没气,变形能力较好,可是也会使行驶摩擦力变大开不快,太没气还会轮框直接着地震动更严重。
要进一步提升轮胎的变形力,反过来又要回到非充气轮胎的想法,最早非充气轮胎是太空计划月面车轮胎,主要是应对太空轮胎破了可没办法处理,需要永远不会爆胎泄气的轮胎。如今已有多种非充气轮胎,多以各种橡胶支架结构取代充气内胎功能。
可用在运输高敏感、不能震动的设备或物料韩国机械与材料研究院的变形轮胎,基本构造也是如此,变形的要点在于,以传感器侦测地面障碍,调整支橡胶支架结构的软硬度,让轮胎应对地面形状变形,这样一来,平地是圆形轮胎可快速移动,遇上障碍地形就变形适应,不但可在崎岖地形如履平地,甚至还能爬楼梯。
团队让搭载变形轮胎的轮椅载假人,爬上高18厘米楼梯,且变形轮胎设备最快前进速度达时速30公里,目标是未来达100公里。
变形轮胎可用在运输高敏感、不能震动的设备或物料,也可让机器人移动,目前机器人要在障碍地形移动多采用机器腿,一方面要相当科技才能让机器腿平衡又走得快,但用腿走路无法避免上下震动,改用变形轮子,制作机器人的门槛可下降,移动也更平稳。
充气轮胎发明后很快就成为主流,当年登禄普用作脚踏车轮胎,脚踏车比赛因颠簸度远少于实心轮胎,轻松大获全胜,不过未来可能非充气轮胎会扳回一城,传感器与可变形加持下,障碍地形反倒要比充气轮胎更健步如飞了。
(首图来源:KIMM)