一个超声波微机器人,在狭窄的管状环境中实现超快的双向导航
Meng Cui1,2, Liyun Zhen1,2, Xingyu Bai1,2
1National Key Laboratory of Advanced Micro and Nano Manufacture Technology, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, 200240, People's Republic of China.
Nano-micro letters
|August 25, 2025
概括
研究人员开发了一种超声波微型机器人, 这种灵活的双向机器人可以在复杂的环境中导航并捕获实时图像, 克服传统检查方法的局限性.
科学领域:
- 机器人技术
- 材料科学
- 微电机系统 (MEMS)
背景情况:
- 关键行业 (核,化学,医疗) 的管道需要在狭窄,复杂的空间中进行检查.
- 传统的检查方法面临着由于几何复杂性和尺寸限制的挑战.
- 需要敏捷的小型机器人,
研究的目的:
- 开发一个超声波微型机器人,用于在狭窄的管道中灵活和双向导航.
- 展示机器人在具有挑战性的环境中执行检查任务的能力.
- 克服现有的有限空间检查技术的局限性.
主要方法:
- 使用压电复合膜和MEMS技术制造超薄微机器人.
- 使用超声波频率信号来触发各种振动模式的运动.
- 实现可控向前和向后运动的频率调制.
- 整合一个微内镜摄像头进行实时成像.
主要成果:
- 在54.8千赫时达到81厘米/秒的运动速度, 超过现有的压电微机器人.
- 证明可控制的双向导航,最低驱动电压为3VP-P.
- 成功导航各种材料 (烯酸,不钢,PVC) 的弧形,L形管道.
- 展示了超过自身重量的36倍的承载能力和爬上24.25°的坡度的能力.
- 通过集成的微内镜实现玻璃管内部的实时图像捕捉.
结论:
- 开发的超声波微机器人为狭窄和复杂管道的敏捷检查提供了新的解决方案.
- 它的高速,机动性和承载能力代表了微型机器人的重大进步.
- 机器人的功能适用于需要现场检查的各种工业和医疗应用.


