“管道”实现亚厘米级管道内高效探测清华大学成功研发微小型机器人

时间：2022-08-23 09:31:10来源：化工仪器网

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在航空发动机和炼油机等复杂系统中，有大量用于输送水、气体和油的管道。通常，这些管道具有各种直径、变化的曲率，并覆盖较长的距离。为了保持管道运输及其设备的正常运行，必须要经常性和临时性对管道的内部和外部都进行管道检修。

管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统。目前已开发的各种管道巡检机器人包括轮式、腿足式、履带式等运动机构，多采用电磁电机驱动，适用于大口径管道的检测，但当设计到直径小于一厘米的微细管道时，机器人的尺寸很难按比例缩小。

近日，清华大学机械系现代机构学与机器人化装备实验室提出了一种智能材料驱动的微型管道检测机器人。研究人员通过考虑软材料的独特特性来分析机器人的动态特性，并相应地调整驱动电压的频率和相位，以优化机器人的运动速度。目前已成功研发了一种可在亚厘米级管道中高效运动的管道探测机器人。

这个重量只有2.2克、长度47毫米、直径不到10毫米的“小家伙”，可以适应亚厘米直径和变化曲率的复杂管道。机器人采用高功率密度、长寿命的介电弹性体致动器作为人造肌肉，同时采用基于智能复合微结构的高效锚固单元作为传动装置，使用具有可调节数目的磁单元来快速组装机器人，以适应不同管道的复杂几何形状。

并且该款管道机器人采用高频蠕动运动原理来对外部的缆线提供动力，从而在亚厘米大小的管道中实现了水平和垂直快速运动。此外，它能够在不同几何形状的管道(变径管、L形管、S形管、螺旋形管等)、不同的填充介质(空气、油等)和不同材质(玻璃、金属、碳纤维等)的管道中高速行进。为了验证其管道检测能力，机器人正面安装了一个微型摄像头，从外部控制该机器人，机器人以不同的速度成功完成了一组管道巡检任务演示。

该项成果填补了当前细微管道检修探测设备的短缺，有望在航空发动机管路检修等领域发挥作用。

(资料来源：光明日报)

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