无线流动驱动的微型机器人能够穿过管状结构
Chong Hong1,2, Yingdan Wu1,2, Che Wang1
1State Key Laboratory of Robotics and Systems, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China.
Science robotics
|March 13, 2024
概括
这项研究介绍了一个无线的,毫米尺度的机器人,它利用流体流动为动力导航管道. 这种创新的流动驱动机器人可以在各种管状结构中进行远程检查和维护.
科学领域:
- 机器人和自动化 机器人和自动化
- 流体力学 流体力学 流体力学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 毫米级机器人对于核,工业和医疗管状系统的检查和维护至关重要.
- 目前的机器人由于依赖外部电源而面临运行范围和环境的限制.
- 机载电源解决方案往往会影响机器人的尺寸,功能或运行时间.
研究的目的:
- 开发一个无线的,毫米尺度的机器人,完全由环境流体流动为自主运行在管道中提供动力.
- 为了在复杂的管状结构中实现远程检查,维护和维修任务,而无需外部电源限制.
主要方法:
- 一个新的流动动力模块将流体能量转化为机械能量,实现高推进器速度和功率密度.
- 一个微型变速箱传输机械能量进行机动,使运动能够与水流相抵触.
- 基于Kirigami的软轮被设计用于在各种管道几何形状和材料上进行自适应运动.
- 外部磁场或车载调节器控制机器人的运动状态 (前进,后退,暂停).
主要成果:
- 流动动力模块实现了高达9595rpm的螺旋转速,功率密度为11.7W/m3,效率为33.7%.
- 机器人以高达1.05米/秒的平均速度向水流展示了运动.
- 机器人成功地运输了有效载荷和集成的检查/维护设备,包括摄像头和防漏器.
结论:
- 开发的流动驱动机器人为在具有挑战性的管道环境中导航和执行任务提供了自给自足的解决方案.
- 这项技术显著扩大了毫米级机器人在基础设施检查和维护方面的潜在应用.
- 机器人的自适应设计和流动驱动的机器人运动代表了用于狭小空间的自主机器人系统的突破.
