憑借其速度和低運輸成本，車輪是機器人運動的有利選擇。然而，車輪不能輕易地越過大障礙物，從而限製了它們在某些環境中的使用。近期Science Robotics發表的封麵論文，Lee等人開發了一種剛度可調的輪子，可以實時改變，在平坦的地麵上呈現出堅硬的圓形，在大障礙物上呈現出柔軟的、可變形的形狀。車輪外側的智能鏈條結構通過輻條結構連接到中心輪轂。輻條中的張力可以調整以適應車輪的剛度，從而允許車輪在可變的地形上移動。車輪功能在四輪車輛和兩輪輪椅係統中得到了展示。

這是一個受液滴表麵張力啟發的可變剛度輪。在液滴中，隨著最外層液體分子的內聚力的增加，將液體分子向內拉的淨力也增加。這導致高表麵張力，導致液滴從引力引起的扭曲形狀恢複為圓形。同樣，車輪的形狀和剛度是通過改變最外層智能鏈塊的牽引力來控製的。隨著連接到每個鏈塊的鋼絲輻條張力的增加，車輪特性反映了一般圓剛輪的特性，這在正常平坦地麵上的高速運動中具有優勢。相反，隨著線輻條張力的減小，車輪的模量減小，並且根據障礙物的形狀，車輪容易變形。這使得輪子適合克服障礙物，而不需要複雜的控製或傳感係統。在此機理的基礎上，將輪子應用於重達120 kg的兩輪輪椅係統，實時實現了輪椅在室外環境中駕駛時，圓形高模量狀態和可變形低模量狀態的狀態轉換。

主要技術方法1.靈感來源：設計靈感來自於液滴的表麵張力，液滴在外界作用力下能夠通過表麵張力恢複其形狀，類似地，輪子通過改變其剛度來適應不同的地形。

2.可變剛度機製：通過改變連接到輪子最外層智能鏈塊（smart chain block）的牽引力（即改變牽引線張力），來控製輪子的形狀和剛度。

3.智能鏈結構：輪子的智能鏈結構由一係列鏈塊組成，通過改變牽引線的張力，可以改變這些鏈塊的緊密程度，從而改變輪子的剛度。

4.實時狀態轉換：輪子能夠實現在高剛度狀態（適合平坦地麵高速運動）和低剛度狀態（易於變形以適應障礙物）之間的實時轉換。

5.實驗係統：開發了一個實驗係統來評估輪子的基本特性，包括使用負載傳感器和激光位移傳感器來測量輪子的反應力和位置。

實驗結果1.剛度變化驗證：實驗結果顯示，通過改變輪轂間隙距離（hub-gap distance），輪子的剛度可以顯著變化，從而影響其變形高度。

2.障礙物克服能力：輪子成功演示了在遇到障礙物時降低剛度以適應其形狀，並在通過障礙後恢複高剛度狀態的能力。

3.車輛係統演示：將這種輪子應用於四輪車和兩輪輪椅係統，證明了其在實際載重和戶外環境中的實用性和有效性。

4.穩定性和牽引力：在不同載荷下測試了輪子的穩定性和牽引力，確保了其在不同條件下的性能。

5.高速行駛評估：在高速行駛條件下，評估了輪子的振動特性，確保了其在實際應用中的可靠性。