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清华大学研发微小型管道机器人

实现亚厘米级管道高效探测

①近日，清华大学机械系现代机构学与机器人化装备实验室研发了一种可在亚厘米级管道中高效运动的管道探测机器人，填补了当前细微管道检修探测设备的短缺，有望在航空发动机管路检修等领域发挥作用。

②在航空发动机和炼油机等复杂系统中，有大量用于输送水、气体和油的管道。为确保它们处于良好的工作状态，需要定期从外部和内部进行管道检修。当涉及到直径小于一厘米的微细管道时，机器人的尺寸很难按比例缩小。

③本项工作提出了一种智能材料驱动的微型管道检测机器人。这个重量只有2.2克、长度47毫米、直径不到10毫米的“小家伙”，可以适应亚厘米直径和变化曲率的复杂管道。机器人采用高功率密度、长寿命的介电弹性体致动器作为人造肌肉，采用基于智能复合微结构的高效锚固单元作为传动装置，使用具有可调节数目的磁单元来快速组装机器人，以适应不同管道的复杂几何形状。

④研究组介绍，通过考虑软材料的独特性来分析机器人的动态特性，并相应调整驱动电压的频率和相位，以优化机器人的运动速度。这个基于高频率蠕动运动原理的管道机器人由外部的缆线来提供动力，在亚厘米大小的管道中实现了水平和垂直的快速运动。此外，能够在不同的几何形状的管道、不同的填充介质（空气、油等）和不同的材质（玻璃、金属、碳纤维等）的管道中高速行进。

（选自《光明日报》2022年6月6日，有删改）