Rodas com dentes que giram para transformar oenergia de movimento na potência controlada: esta é a invenção das engrenagens. Os primeiros elementos móvel datam de 3.000 anos atrás, na China, onde eram usados para fornecer energia a moinhos e sistemas agrícolas. Do euer século aC, eles foram usados na Grécia na forma de relojoaria para prever os movimentos de estrelas. Este é o famoso mecanismo de Anticítera.
Se eles melhoraram ao longo do tempo e agora animam o robôs humanóidesas engrenagens mudaram pouco. Os dentes, sejam eles bebidaem metal ou em plásticoprovavelmente quebrarão. Os mecanismos devem ser usinados com grande precisão para limitar o estresse e o desgaste.
Para eliminar estes constrangimentos e reinventar este processo, investigadores da Universidade de Nova Iorque, nos Estados Unidos, criaram engrenagens desdentadas cujos elementos não precisam de estar em contacto para entrar em movimento. Como ? Partindo da observação de que oar e água em movimento foram usadas para girar estruturas como turbinas, os autores deste experimento confiaram em fluidos para substituir os dentes das engrenagens. Eles imergiram os cilindros em uma solução de glicerol e água. Lá viscosidade e a densidade disso líquido poderia ser medido.
Um mecanismo líquido
Verificou-se que ao girar um dos cilindros, os fluxos de fluido gerados são capazes de causar a rotação de outro cilindro. Para acompanhar os fluxos visualmente com mais precisão e observar como eles se comportavam como engrenagens, os pesquisadores injetaram pequenas bolhas.
Dependendo da distância das polias, os fluxos de fluido se comportam de maneira diferente. Quando os cilindros estavam muito próximos, os fluxos agiam como dentes, sincronizando-se como engrenagens convencionais, girando a polia passiva na outra direção.
Por outro lado, quando os cilindros estavam mais afastados e desde que o cilindro ativo girasse mais rápido, os fluxos formavam o equivalente a uma correia conectando os dois cilindros, possibilitando girar o elemento passivo no mesmo sentido do principal.
Revolucionário? Sim, mas…
Essas engrenagens fluidas têm a vantagem de não necessitarem de projeto preciso, pois não possuem dentes. Da mesma forma, o sentido de rotação pode ser alterado, se necessário, simplesmente afastando os cilindros.
Embora a ideia seja atraente, o protótipo ainda não transmite uma carga útil significativa como num sistema mecânico clássico. E quanto ao seu uso prático, parece óbvio que estes mecanismos não são realmente adequados para todos os usos.
Eles poderiam ser úteis para animar robôs humanóides ou bioinspirados, exigindo boa flexibilidade em seus movimentos, ou em ambientes onde engrenagens metálicas são rapidamente danificadas.
Por outro lado, quando se trata de transmitir movimento para gerar um torque significativo, por exemplo uma caixa de velocidade automóvel, a sua utilização parece totalmente inadequada. Para este tipo de utilização, é justamente o rigidez dentes que permitem que o torque máximo seja transmitido. O fluido desperdiçará muita energia.