A hagyományos szállítóeszközök (szalagok, görgők, sínek) súrlódást keltenek, ami lassítja a mozgást és rontja a pontosságot – és ez mikroméretben különösen igaz. A súrlódás ugyanis a kicsi mérettartományban futó mechanikai, kémiai és biomedikai folyamatok törékeny elemeinél különösen káros. Erre kínálnak most megoldást a Jokohamai Nemzeti Egyetem kutatói: olyan, érintkezésmentes, akusztikus lebegtetésű eszközt építettek, amely bármely vízszintes irányban szabadon haladhat anélkül, hogy a „talajhoz” vagy bármilyen vezetősínhez érne – számol be róla az Interesting Engineering.

A rendszer akusztikus lebegtetést használ – vagyis a tárgyat hanghullámok tartják a levegőben –, így elkerülhetők a nagy mágneseket igénylő megoldások és a gázzal működő pneumatikus rendszerek méret- és költségterhei. A hagyományos akusztikus platformoknak azonban volt egy bökkenőjük: a vezérlő- és tápkábelek, amelyek egyrészt kötötté tették az eszközt, másrészt a precizitást is csökkentették. Ahogy Ohmi Fuchiwaki docens fogalmaz:

„Bár az akusztikus lebegtetés megszünteti a talajsúrlódást, a hagyományos rendszerek még mindig kábelekre támaszkodnak, amelyek zavarják a pozicionálást.”

A csapat válasza minderre mi más lehetne, mint a vezetékek kukázása: a frissen fejlesztett, vezeték nélküli meghajtóáramkör „stabil lebegési magasságot és nagy sebességű, rugalmas szállítást tesz lehetővé”.

A teljesítménytesztek igazolták az elképzeléseket: ferde síkon az eszköz meghaladta a 3 m/s sebességet. Egy 10 fokos lejtőn bekapcsolt lebegtetéssel simán siklott, kikapcsolt állapotban viszont meg sem mozdult – ez jól mutatja, hogy a mozgást az érintkezési súrlódás kiiktatása teszi lehetővé. A terheléspróba kb. 150 g össztömegig stabil szállítási kapacitást mutatott, ami kb. 43 g hasznos teher mozgatását jelenti (mivel az eszköz tömege 106 g); efölött a lebegtetés és a mozgás is megszűnt.

A piezoelektromos aktuátor ún. squeeze-film (présfilm) hatást hoz létre: vékony levegőréteget a felületek között, amely fizikai érintkezés nélkül teszi lehetővé a bármilyen irányú elmozdulást. A centiméteres méret zárt terekben és tiszta, nyílt környezetben is jól használható – például miniatűr elektronikai egységek összeszereléséhez, kémiai minták steril szállítószalagokon történő továbbításához vagy sejtek mechanikai érintkezés nélküli áthelyezéséhez. Mivel nincs csúszó érintkezés, a szennyeződés kockázata jelentősen csökken.

A kísérleti eredmények összhangban állnak az elméleti modellekkel, és alátámasztják az eszköz gyakorlati alkalmazhatóságát olyan környezetekben, ahol a precizitás és a tisztaság egyaránt elsődleges. A kutatók a jövőben több lebegő egység összekapcsolását és integrált meghajtás beépítését tervezik, hogy érintésmentes szállításra képes mobil robotokat hozzanak létre gyártócsarnokokban, laboratóriumokban és egészségügyi intézményekben. További cél a nagyobb lebegtetési hatásfok, a jobb terhelhetőség és az egyenetlen felületeken való működés – ezek a fejlesztések pedig a kontrollált tesztkörnyezeteken túlra is kiterjeszthetik a használhatóságát.

(A cikkhez használt kép illusztráció, az AI generálta/Rakéta.hu)