2021年1月7日，天津大學(xué)研究人員3D打印了一個可定制的模塊化軟機(jī)器人，它可以在工業(yè)設(shè)施的管道上爬行，進(jìn)行實(shí)時檢查和監(jiān)控。
這種機(jī)器人設(shè)備具有一系列柔性彎曲機(jī)構(gòu)和模塊化手爪，可以靈活地攀爬奇形怪狀的設(shè)施。管道斷裂經(jīng)常導(dǎo)致生產(chǎn)延遲，其中許多公司人工檢查仍在進(jìn)行中，因此這種機(jī)器人可能代表一種新的更有效的替代方法。
管道攀爬的隱藏藝術(shù)
在許多工廠中，管道是工業(yè)效率和最終生產(chǎn)效率所依賴的重要基礎(chǔ)。即使是微小的損壞也會對生產(chǎn)造成很大的干擾，所以經(jīng)常檢查管道是否有泄漏已經(jīng)成為一些大企業(yè)的必要條件。
目前工業(yè)企業(yè)多采用工人人工監(jiān)測管道，但這種方式勞動強(qiáng)度大，存在潛在危險(xiǎn)，尤其是管道中攜帶危險(xiǎn)化學(xué)品時。因此，開發(fā)能夠代替這一危險(xiǎn)任務(wù)的機(jī)器人已成為一個重要的研究領(lǐng)域。
雖然之前的研究已經(jīng)產(chǎn)生了一系列機(jī)器人解決方案，但它們往往是內(nèi)部或外部管道攀爬裝置，而不是兩者兼而有之。更重要的是，前者需要一個封閉的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)才能工作，而對于埋地管道來說，外部維護(hù)是不可避免的。
然而，隨著最近軟機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，制造復(fù)雜的設(shè)備變得更加容易。通過采用3D打印技術(shù)，天津該大學(xué)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種優(yōu)化的設(shè)備，可以比以前更靈活地檢查管道。
科學(xué)家的3D打印機(jī)器人采用模塊化設(shè)計(jì)，這使得它們能夠根據(jù)應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)整。
天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)的3D打印設(shè)計(jì)
為了最大限度地發(fā)揮機(jī)器人的靈活性，科學(xué)家們設(shè)計(jì)了一種集成的軟彎曲。機(jī)構(gòu)可以承受高水平的變形。使用CAD軟件創(chuàng)建設(shè)備，并使團(tuán)隊(duì)能夠隨意添加模塊或調(diào)整手爪的直徑。
機(jī)器人的布局包括中間部分，兩端有抓手，三個進(jìn)氣管，可以根據(jù)需要控制和施加壓力。通過對設(shè)備的夾具交替加壓和減壓，機(jī)器人可以“攀爬”，盡管它是在它們的直接控制下。
在測試過程中，機(jī)器人展示了85N毫米的扭矩輸出，并爬上了直徑為16-38毫米的管道..該機(jī)器人還可以以45°和90°的角度縮放丙烯酸網(wǎng)絡(luò)，這可能是檢查傾斜管道的理想選擇，因?yàn)檫@些管道可能難以導(dǎo)航。
機(jī)器人可以內(nèi)外攀爬，縱向或橫向旋轉(zhuǎn)。未來，科學(xué)家打算將傳感器集成到他們的設(shè)備中，并使其成為獨(dú)立的管道維護(hù)解決方案。