天津研究人員開發(fā)出全3D打印模塊化管道維護(hù)軟機(jī)器人

魔猴君  行業(yè)資訊   1444天前

中國天津大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)3D打印了可自定義的機(jī)器人，該機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)縮放和監(jiān)視工業(yè)設(shè)施中的管道。單件式設(shè)備具有一系列軟彎曲機(jī)制和模塊化抓手，使其可以靈活地爬升奇形怪狀的基礎(chǔ)設(shè)施。由于管道中斷通常會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)延誤，而且許多公司仍在手動(dòng)檢查它們，因此該團(tuán)隊(duì)的漫游器可以代表一種新的，更有效的替代方案。

該小組的3D打印機(jī)器人（如圖）可以減少對(duì)工業(yè)設(shè)施進(jìn)行手動(dòng)管道檢查的需要。

通過IEEE Robotics and Automation期刊獲得Gif。

爬行檢查管道

在許多工廠中，管道是工業(yè)效率以及最終的生產(chǎn)生產(chǎn)力所依賴的重要基礎(chǔ)。即使很小的破損也會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成重大破壞，因此，對(duì)于許多大型企業(yè)而言，不斷檢查泄漏情況已成為必需。當(dāng)前，工業(yè)公司傾向于使用人員手動(dòng)監(jiān)視其管道，但是這種方法既勞動(dòng)強(qiáng)度大，又具有潛在的危險(xiǎn)，尤其是在管道中攜帶危險(xiǎn)化學(xué)品的情況下。結(jié)果，可以承擔(dān)這種危險(xiǎn)任務(wù)的機(jī)器人的開發(fā)已成為重要的研究領(lǐng)域。

盡管先前的研究已經(jīng)提出了一系列機(jī)器人解決方案，但它們往往是內(nèi)部或外部爬管設(shè)備，而不是兩者兼具。更重要的是，前者需要關(guān)閉運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)才能正常工作，對(duì)于埋在地下的管道，無法通過從外部進(jìn)行維護(hù)來避免這種情況。

但是，隨著軟機(jī)器人技術(shù)的最新發(fā)展，制造復(fù)雜的設(shè)備變得更加容易，尤其是與使用成型的復(fù)雜性相比。因此，通過采用3D打印，天津團(tuán)隊(duì)能夠創(chuàng)建一種優(yōu)化的設(shè)備，該設(shè)備能夠比以前更靈活地檢查管道。

科學(xué)家的3D打印機(jī)器人（如圖）具有模塊化設(shè)計(jì)，使其能夠適應(yīng)特定的應(yīng)用。

照片通過IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化期刊拍攝。

天津團(tuán)隊(duì)的3D打印設(shè)計(jì)

為了最大程度地提高機(jī)器人的靈活性，科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種一體式軟彎曲機(jī)制，該機(jī)制能夠承受高水平的變形。使用CAD軟件創(chuàng)建設(shè)備還使其易于升級(jí)，并使團(tuán)隊(duì)能夠隨意添加模塊或調(diào)整其夾具的直徑。

該機(jī)器人的布局包括一個(gè)中間部分，兩端各有一個(gè)抓爪，以及三個(gè)進(jìn)氣管，可以對(duì)其進(jìn)行控制并按需施加壓力。通過交替對(duì)設(shè)備的夾具進(jìn)行加壓和減壓，即使在他們的直接控制下，科學(xué)家也能夠執(zhí)行“爬升”動(dòng)作。在測試過程中，機(jī)器人顯示出85 Nmm的扭矩輸出，足以以14 mm p / s的速度爬升直徑16-38 mm的管道。該設(shè)備還能夠按45°和90°的角度縮放丙烯酸網(wǎng)絡(luò)，這可能使其成為檢查可能難以導(dǎo)航的傾斜管道的理想選擇。

鑒于他們的機(jī)器人被證明能夠在內(nèi)部和外部進(jìn)行攀爬，并可以在縱向或橫向旋轉(zhuǎn)，該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這是對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)的升級(jí)。將來，科學(xué)家打算將傳感器集成到他們的設(shè)備中，使其成為一種自主的管道維護(hù)解決方案。

與3D打印的軟機(jī)器人“同行”

由于3D打印提供的設(shè)計(jì)靈活性，越來越多的研究人員已經(jīng)能夠生產(chǎn)出具有創(chuàng)新的機(jī)器人，能夠進(jìn)行先進(jìn)的行走，攀爬和勻場動(dòng)作。蔚山國立科學(xué)技術(shù)研究院（UNIST）的研究人員創(chuàng)建了3D打印的爬壁機(jī)器人。受壁虎天生能力的啟發(fā)，該團(tuán)隊(duì)的四足機(jī)器人甚至能夠在潮濕的地面上結(jié)垢。

同樣，UNIST的另一個(gè)團(tuán)隊(duì)將3D打印與注塑成型相結(jié)合，生產(chǎn)出了一個(gè)步行海星形狀的機(jī)器人。該設(shè)備的五個(gè)“肢體”就像生物力學(xué)系統(tǒng)中的肌腱一樣，可以被驅(qū)動(dòng)以執(zhí)行受控的運(yùn)動(dòng)。 在其他地方，伊利諾伊大學(xué)的科學(xué)家將老鼠的脊髓融合到軟機(jī)器人中，從而將生物物質(zhì)整合到他們的設(shè)計(jì)中，從而創(chuàng)建了3D打印的步行微型機(jī)器人。這種生物機(jī)器人由脊柱中的圖案化肌肉收縮提供動(dòng)力，從而反過來移動(dòng)其“腳”。

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/guoneidongtai/39929.html