Роботы уже зарекомендовали себя как многообещающие инструменты для выполнения сложных и ответственных задач по техническому обслуживанию. Хотя инженеры разработали широкий спектр роботов, которые могут помочь в обслуживании и ремонте инфраструктуры, многие из этих роботов необходимо подключать к внешним источникам питания, что ограничивает их реальное применение.

Исследователи из Института интеллектуальных систем Макса Планка, Харбинского технологического института и Гонконгского университета науки и технологий недавно разработали нового беспроводного миниатюрного робота, который может перемещаться по трубам и другим трубчатым конструкциям, не полагаясь на внешние источники энергии. Этот робот, представленный в статье, опубликованной в журнале Science Robotics, может помочь эффективно решать сложные проблемы технического обслуживания, сводя к минимуму повреждение труб.

«Беспроводные роботы миллиметрового масштаба, способные перемещаться по трубчатым конструкциям с текучей средой, обладают значительным потенциалом для использования в целях проверки, технического обслуживания или ремонта в ядерной, промышленной и медицинской сферах », — рассказал Вэньци Ху, соавтор статьи. «Однако преобладающая зависимость от внешнего питания ограничивает их рабочий диапазон и применимые среды».

Многие ранее предложенные беспроводные роботы для обслуживания больше, чем их энергозависимые аналоги, могут работать ограниченное время и имеют меньше функций. Ху и его коллеги приступили к разработке беспроводного милробота, который включает в себя внутренний источник питания и исполнительный блок, контролируя использование доступной энергии.

Это может позволить ему преодолевать большие расстояния внутри трубчатых конструкций и выполнять рутинные задачи по техническому обслуживанию в течение длительных периодов времени, не исчерпав при этом энергию.

«Наш робот включает в себя три ключевых компонента: модуль, приводящий в движение поток, миниатюрный редуктор с двумя выходами для передачи преобразованной механической энергии в систему передвижения робота и мягкие колеса киригами для адаптивного передвижения по сложным трубам», Ху объяснил.

«Предлагаемый трубчатый милробот с проточным приводом обеспечивает управляемую навигацию вверх/вниз по течению на большие расстояния в сложных трубопроводах для различных применений».

Колесный робот размером в миллиметр, созданный Ху и его сотрудниками, имеет внутреннюю крыльчатку, которая может преобразовывать поток жидкости в трубчатой ​​структуре в механическую энергию. Более того, направление его движения можно модулировать, просто применяя внешнее магнитное поле.

«Наш робот отвечает потребностям приложений, требующих навигации на большие расстояния, а также способности выполнять длительные задачи в замкнутых трубчатых структурах, заполненных текущими газами или жидкостями», — сказал Ху.

Исследователи оценили своего робота в серии предварительных испытаний и обнаружили, что он добился многообещающих результатов. В рамках своих следующих исследований они планируют еще больше повысить его возможности и стабильность, чтобы облегчить его будущее применение в реальных условиях.

«В настоящее время сила сцепления, которая уравновешивает сопротивление потоку, действующее на корпус робота, обеспечивается силой трения колес», — добавил Ху.

«Чтобы обеспечить стабильное движение в трубах с высокими скоростями потока (> 1 м/с) или на поверхностях с низким коэффициентом трения, таких как нефтепроводы, может быть эффективным оптимизация корпуса робота для минимизации сопротивления потоку или добавление микроструктур на поверхности колес для увеличения трения.

«Кроме того, переключение статуса движения робота ограничено рабочим расстоянием внешних магнитных полей. Для решения этой проблемы будущие роботы будут оснащены встроенными миниатюрными батареями, приводами (такими как сплавы с памятью формы), а также микроприводами и схемами связи. чтобы обеспечить дистанционное управление на большом расстоянии».