Миниатюрного робота научили эффективно перемещаться в трубах с водой
Исследователи из Института интеллектуальных систем Макса Планка, Харбинского технологического института и Гонконгского университета науки и технологий создали нового беспроводного миниатюрного робота. Миллиробот, как его прозвали за соответствующие маштабы, оснащён потоковым приводом и умеет протискиваться в загогулинах из трубок с проточной водой.
Миллиробота описали в журнале Science Robotics («Научная робототехника»). Предполагается, что такие устройства помогут эффективно справляться с техобслуживанием без необходимости вскрывать трубы.
Соавтор научной статьи Вэньци Ху объяснил, что беспроводные роботы миллиметрового масштаба, способные перемещаться в трубопроводах с жидкостью, обладают большим потенциалом для инспектирования, технического обслуживания или ремонта на ядерных объектах, в промышленности и медицине.
Однако до сих пор возможности такой техники существенно ограничивала зависимость от внешних источников питания. Решить проблему не раз пытались и другие робототехники. Но многие из предложенных ранее беспроводных образцов были недостаточно миниатюрными, могли функционировать недолго и обладали куцым функционалом. Вот почему Ху и сотоварищи затеяли создание беспроводного робота, чьи габариты ограничивались бы несколькими миллиметрами. Конструкция должна была включать в себя внутренний источник питания и исполнительный блок, использующий заряд рационально, то есть контролируемым образом.
Последняя принципиально важная особенность при испытаниях готового образца позволила ему преодолевать сравнительно большие расстояния внутри трубчатых конструкций и подолгу выполнять задачи по техобслуживанию.
Вэньци Ху рассказал, что крошечный труболаз включает в себя три ключевых компонента: модуль управления потоком для использования силы текущей жидкости, миниатюрный редуктор с двумя выходами для передачи преобразованной механической энергии в систему передвижения робота и мягкие адаптивные колёса для перемещений по изгибам труб.
Предлагаемая концепция миллиробота с поточным приводом обеспечивает управляемую навигацию на большие расстояния по течению и против него в трубопроводах сложной конструкции.
Колёсный робот имеет внутреннюю крыльчатку, то есть приводной ротор, ещё известный как лопаточная машина или импеллер. Его пример иного масштаба и из другого материала для наглядности показан на фото ниже.
Крыльчатка преобразует поток жидкостей внутри труб в механическую энергию. Более того, направление, в котором движется миллиробот, можно регулировать простым прикладыванием внешнего магнита.
Сила трения колёсиков обеспечивает сопротивление потоку жидкости. Но конструкторы предвидят трудности при скорости потока более 1 м/с или при низком коэффициенте трения внутренних стенок, например, внутри нефтепроводов. Для стабильного передвижения по таким трубам робота можно выполнить в более обтекаемом корпусе либо сделать колёса более шероховатыми, полагают изобретатели.
Кроме того, управление миллироботом ограничено расстоянием от внешних магнитов. Чтобы решить эту проблему, будущие роботы придётся оснастить встроенными миниатюрными батареями и приводами из сплавов с памятью формы. А также понадобятся микроприводы и система связи для дистанционного управления на больших расстояниях от оператора.
Миллиробота описали в журнале Science Robotics («Научная робототехника»). Предполагается, что такие устройства помогут эффективно справляться с техобслуживанием без необходимости вскрывать трубы.
Соавтор научной статьи Вэньци Ху объяснил, что беспроводные роботы миллиметрового масштаба, способные перемещаться в трубопроводах с жидкостью, обладают большим потенциалом для инспектирования, технического обслуживания или ремонта на ядерных объектах, в промышленности и медицине.
Однако до сих пор возможности такой техники существенно ограничивала зависимость от внешних источников питания. Решить проблему не раз пытались и другие робототехники. Но многие из предложенных ранее беспроводных образцов были недостаточно миниатюрными, могли функционировать недолго и обладали куцым функционалом. Вот почему Ху и сотоварищи затеяли создание беспроводного робота, чьи габариты ограничивались бы несколькими миллиметрами. Конструкция должна была включать в себя внутренний источник питания и исполнительный блок, использующий заряд рационально, то есть контролируемым образом.
Последняя принципиально важная особенность при испытаниях готового образца позволила ему преодолевать сравнительно большие расстояния внутри трубчатых конструкций и подолгу выполнять задачи по техобслуживанию.
Вэньци Ху рассказал, что крошечный труболаз включает в себя три ключевых компонента: модуль управления потоком для использования силы текущей жидкости, миниатюрный редуктор с двумя выходами для передачи преобразованной механической энергии в систему передвижения робота и мягкие адаптивные колёса для перемещений по изгибам труб.
Предлагаемая концепция миллиробота с поточным приводом обеспечивает управляемую навигацию на большие расстояния по течению и против него в трубопроводах сложной конструкции.
Колёсный робот имеет внутреннюю крыльчатку, то есть приводной ротор, ещё известный как лопаточная машина или импеллер. Его пример иного масштаба и из другого материала для наглядности показан на фото ниже.
Крыльчатка преобразует поток жидкостей внутри труб в механическую энергию. Более того, направление, в котором движется миллиробот, можно регулировать простым прикладыванием внешнего магнита.
Сила трения колёсиков обеспечивает сопротивление потоку жидкости. Но конструкторы предвидят трудности при скорости потока более 1 м/с или при низком коэффициенте трения внутренних стенок, например, внутри нефтепроводов. Для стабильного передвижения по таким трубам робота можно выполнить в более обтекаемом корпусе либо сделать колёса более шероховатыми, полагают изобретатели.
Кроме того, управление миллироботом ограничено расстоянием от внешних магнитов. Чтобы решить эту проблему, будущие роботы придётся оснастить встроенными миниатюрными батареями и приводами из сплавов с памятью формы. А также понадобятся микроприводы и система связи для дистанционного управления на больших расстояниях от оператора.
- Дмитрий Ладыгин
- youtu.be/r9qGQuxXwLM
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....