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天津大学研制出3D打印模块式软体机器人,可用于管道检查

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 2021年1月7日,天津大学的研究人员3D打印出了一种可定制的模块式软体机器人,它能够在工业设施的管道上爬行,并进行检查和实时监控。

 

这个机器人设备具有一系列软弯曲机制和模块化抓手,能够灵活地攀爬奇形怪状的设施。管道断裂往往会导致生产延误,许多公司仍在手动检查,因此这个机器人可能代表了一种新的、更有效的替代方案。

 


 

 

隐藏的管道攀爬艺术 


在许多工厂中,管道是工业效率和最终生产效率所依赖的重要基础。即使是微小的破损,也会对生产造成很大的干扰,因此,不断地检查管道是否有泄漏已经成为一些大型企业的必要条件。

目前,工业企业往往采用工作人员手动监测管道,但这种方法既耗费人力,又有潜在的危险性,尤其是当管道中携带有危险化学品时。因此,开发能够代替承担这种危险任务的机器人,已经成为一个重要的研究领域。

虽然之前的研究已经产生了一系列的机器人解决方案,但它们往往是内侧或外侧的管道攀爬装置,而不是两者兼而有之。更重要的是,前者需要封闭运输网络才能工作,而对于埋在地下的管道,从外部维护是无法避免的。

不过,随着近来软性机器人技术的发展,制造复杂的设备变得更加容易。通过采用3D打印技术,天津大学团队创建了一个优化的设备,能够比以前更灵活地检查管道。

 

△科学家们3D打印机器人采用了模块化设计,使他们能够根据应用情况进行调整

 

 

天津大学团队的3D打印设计 

为了最大限度地提高机器人的灵活性,科学家们设计了一个一体式的软性弯曲机构,能够承受高水平的变形。使用CAD软件来创建装置,并使团队能够随意添加模块或调整抓手的直径。

机器人的布局包括一个中间部分,两端有夹持器,以及三根进气管,可以按需控制和施加压力。通过交替给设备的抓手加压和减压,机器人能够进行 "攀爬 "运动,尽管是在他们的直接控制下。

在测试过程中,机器人展示了85N·mm的扭矩输出,攀爬直径为16-38mm的管道。机器人还能够以45°和90°的角度缩放丙烯酸网络,有可能成为检查倾斜管道的理想选择,因为这些管道可能难以航行。

机器人能够在内部和外部攀爬,并在纵向或横向方向上旋转。未来,科学家们打算将传感器集成到他们的设备中,让它成为一个自主的管道维护解决方案。


来源:白令三维

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