Thay vì sử dụng các răng bằng kim loại, gỗ hay nhựa khớp với nhau để truyền mô-men xoắn như bánh răng cổ điển từ hơn 5.000 năm trước, hệ thống này dựa vào dòng chảy chất lỏng chuyển động để “truyền lực” giữa hai trục quay.

Làm thế nào “bánh răng chất lỏng” hoạt động

Trong hệ thử nghiệm, hai trục hình trụ được đặt trong một bình chứa chất lỏng (như nước). Một trục được kéo quay bằng motor, tạo ra chuyển động dòng chảy trong chất lỏng; chuyển động này sau đó kéo theo trục thứ hai quay theo mà không cần tiếp xúc cứng với nhau như bánh răng truyền thống.

Nhờ chất lỏng, hệ thống này có thể:

Loại bỏ phần răng cứng dễ mòn, vốn là điểm yếu lớn của bánh răng truyền thống.

Truyền chuyển động mà không cần tiếp xúc vật lý, giúp giảm ma sát, hao mòn và nhu cầu bôi trơn.

Điều chỉnh tốc độ và thậm chí hướng quay bằng cách thay đổi cấu hình dòng chảy và khoảng cách giữa trục quay – điều mà bánh răng kiểu cũ khó làm được.

So sánh với bánh răng truyền thống

Các bánh răng cơ khí bình thường phải khớp răng thật chính xác; nếu có sai lệch nhỏ, bụi bẩn hay dị vật lọt vào, bánh răng rất dễ kẹt hoặc bị hỏng răng. Với “bánh răng chất lỏng”, chất lỏng sẽ trượt xung quanh chướng ngại vật, khiến hệ thống ít bị kẹt và không có mòn cơ học.

Ngoài ra, trong những điều kiện nhất định – như khi trục quay nhanh hơn hoặc các yếu tố cách nhau khác nhau – cơ chế còn có thể chuyển từ kiểu quay như bánh răng “ăn khớp răng” sang kiểu quay như đai và ròng rọc, tức là các trục cùng chiều, điều mà cơ chế răng cứng không thực hiện được.

Tiềm năng ứng dụng

Kết quả nghiên cứu – được công bố trên tạp chí Physical Review Letters – cho thấy tiềm năng lớn để phát triển những cơ cấu truyền động linh hoạt, bền bỉ và ít cần bảo trì hơn, nhất là trong các thiết bị yêu cầu độ tin cậy cao như robot mềm, máy chính xác, hoặc hệ thống vận hành trong môi trường khắc nghiệt.