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清华大学研发微小型管道机器人,实现亚厘米级管道高效探测

发布日期:2022-05-31 来源:维科网机器人作者:网络
  5 月 29 日清华大学官网发布消息称,近日,清华大学机械系现代机构学与机器人化装备实验室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。目前,该成果以“用于亚厘米级管状环境导航的管道检测机器人”为题发表在《科学・机器人》上。

在航空发动机和炼油机等复杂系统中,需要大量输送水、气体和油的管道,有各种直径、变化的曲率,并覆盖较长距离,还需要定期从外部和内部进行管道检修。

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,通常采用电磁电机驱动,适用于大口径管道的检测。但是在直径小于一厘米的微细管道,机器人却很难实现。

该项研究提出了一种智能材料驱动的微型管道检测机器人(重量 2.2 克,长度 47 毫米,直径 < 10 毫米),适应亚厘米直径和变化曲率的复杂管道。材料方面使用了高功率密度、长寿命的介电弹性体致动器作为人造肌肉,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。通过考虑软材料的独特特性(如粘弹性和动态共振)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。

在实验中,为了验证机器人的管道检测能力,在其正面安装了一个微型摄像头,机器人以不同的速度成功完成了一组管道巡检任务演示。该技术将来有望在航空发动机管路检修等领域发挥作用。

清华大学机械系研发微小型管道机器人,实现亚厘米级管道高效探测,实验发现,管道机器人在多介质、多材质、变管径的复杂管道中行进和探测。

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