天津研究人员开发出全3D打印模块化管道维护软机器人

时间：2021-01-08 09:09 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印网1月8日讯，中国天津大学的科学家已经3D打印了可自定义的机器人，该机器人能够实时缩放和监视工业设施中的管道。单件式设备具有一系列软弯曲机制和模块化抓手，使其可以灵活地爬升奇形怪状的基础设施。由于管道中断通常会导致生产延误，而且许多公司仍在手动检查它们，因此该团队的漫游器可以代表一种新的，更有效的替代方案。

该小组的3D打印机器人（如图）可以减少对工业设施进行手动管道检查的需要。通过IEEE Robotics and Automation期刊获得Gif。
爬行检查管道
         在许多工厂中，管道是工业效率以及最终的生产生产力所依赖的重要基础。即使很小的破损也会对生产造成重大破坏，因此，对于许多大型企业而言，不断检查泄漏情况已成为必需。当前，工业公司倾向于使用人员手动监视其管道，但是这种方法既劳动强度大，又具有潜在的危险，尤其是在管道中携带危险化学品的情况下。结果，可以承担这种危险任务的机器人的开发已成为重要的研究领域。
        尽管先前的研究已经提出了一系列机器人解决方案，但它们往往是内部或外部爬管设备，而不是两者兼具。更重要的是，前者需要关闭运输网络才能正常工作，对于埋在地下的管道，无法通过从外部进行维护来避免这种情况。
          但是，随着软机器人技术的最新发展，制造复杂的设备变得更加容易，尤其是与使用成型的复杂性相比。因此，通过采用3D打印，天津团队能够创建一种优化的设备，该设备能够比以前更灵活地检查管道。

科学家的3D打印机器人（如图）具有模块化设计，使其能够适应特定的应用。照片通过IEEE机器人与自动化期刊拍摄。
   天津团队的3D打印设计
         为了最大程度地提高机器人的灵活性，科学家设计了一种一体式软弯曲机制，该机制能够承受高水平的变形。使用CAD软件创建设备还使其易于升级，并使团队能够随意添加模块或调整其夹具的直径。
         该机器人的布局包括一个中间部分，两端各有一个抓爪，以及三个进气管，可以对其进行控制并按需施加压力。通过交替对设备的夹具进行加压和减压，即使在他们的直接控制下，科学家也能够执行“爬升”动作。在测试过程中，机器人显示出85 Nmm的扭矩输出，足以以14 mm p / s的速度爬升直径16-38 mm的管道。该设备还能够按45°和90°的角度缩放丙烯酸网络，这可能使其成为检查可能难以导航的倾斜管道的理想选择。
        鉴于他们的机器人被证明能够在内部和外部进行攀爬，并可以在纵向或横向旋转，该团队认为这是对现有设计的升级。将来，科学家打算将传感器集成到他们的设备中，使其成为一种自主的管道维护解决方案。
与3D打印的软机器人“同行”
         由于3D打印提供的设计灵活性，越来越多的研究人员已经能够生产出具有创新的机器人，能够进行先进的行走，攀爬和匀场动作。蔚山国立科学技术研究院（UNIST）的研究人员创建了3D打印的爬壁机器人。受壁虎天生能力的启发，该团队的四足机器人甚至能够在潮湿的地面上结垢。
      同样，UNIST的另一个团队将3D打印与注塑成型相结合，生产出了一个步行海星形状的机器人。该设备的五个“肢体”就像生物力学系统中的肌腱一样，可以被驱动以执行受控的运动。在其他地方，伊利诺伊大学的科学家将老鼠的脊髓融合到软机器人中，从而将生物物质整合到他们的设计中，从而创建了3D打印的步行微型机器人。这种生物机器人由脊柱中的图案化肌肉收缩提供动力，从而反过来移动其“脚”。

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