机器人已经被证明是完成复杂和苛刻的维护任务的有前途的工具。虽然工程师们已经开发出了各种各样的机器人来帮助维护和维修基础设施，但其中许多机器人需要插入外部电源，这限制了它们在现实世界中的应用。
马克斯普朗克智能系统研究所、哈尔滨工业大学和香港科技大学的研究人员最近开发了一种新的无线微型机器人，它可以在不依赖外部电源的情况下通过管道和其他管状结构。发表在《科学机器人》杂志上的一篇论文介绍了这种机器人，它可以帮助有效地解决复杂的维护问题，同时最大限度地减少对管道的损坏。
“无线毫米级机器人能够在流体流动的管状结构中导航，在核、工业和医疗应用中具有巨大的检测、维护或维修潜力，”论文的合著者胡文琪告诉Tech Xplore。“然而，普遍依赖外部电源限制了它们的工作范围和适用环境。”
许多先前提出的无线维修机器人比依赖电力的同类机器人更大，可以在有限的时间内运行，功能更少。胡和他的同事们着手开发一种无线微型机器人，它包括一个内部电源和一个驱动单元，以一种可控的方式利用其可用能量。
这可以使它在管状结构中覆盖更长的距离，并执行长时间的日常维护任务，而不会耗尽能量。
“我们的机器人包含三个关键部件:一个利用流动动力的流动动力模块，一个双输出微型变速箱，用于将转换后的机械能传输到机器人的运动系统，以及kirigami软轮，用于在复杂的管道中进行自适应运动，”胡解释说。
“提出的流动力管道微型机器人在复杂的管道中为各种应用提供了可控的上/下游长距离导航。”
胡和他的合作者创造的毫米级轮式机器人有一个内部叶轮，可以将管状结构中的流体流动转化为机械能。此外，它移动的方向可以简单地通过施加外部磁场来调节。
“我们的机器人满足了长距离导航的应用需求，以及在充满流动气体或液体的密闭管状结构中执行长时间任务的能力，”胡说。
研究人员在一系列初步测试中评估了他们的机器人，发现它取得了令人鼓舞的结果。作为下一步研究的一部分，他们计划进一步提高其能力和稳定性，以促进其未来在现实环境中的部署。
“目前，平衡作用在机器人身体上的流动阻力的锚定力是由车轮摩擦力提供的，”胡补充说。
“为了确保在高流速(> 1m /s)的管道或低摩擦表面(如输油管道)中稳定运动，简化机器人身体以减少流动阻力或在车轮表面添加微结构以增加摩擦是有效的。
此外，机器人的运动状态切换受到外磁场工作距离的限制。为了解决这个问题，未来的机器人将配备机载微型电池、执行器(如形状记忆合金)、微型驱动器和通信电路，以实现远程遥控。”
更多资料:Chong Hong等，能够穿越管状结构的无线流动力微型机器人，Science Robotics(2024)。DOI: 10.1126 / scirobotics。期刊信息:Science Robotics
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引用:一个微型无线机器人，可以有效地通过管状结构移动(2024年，5月1日)检索自2024年5月1日https://techxplore.com/news/2024-04-miniature-wireless-robot-effectively-tubular.html本文档 作品受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。的有限公司 内容仅供参考之用。
