Giới thiệu về kỹ thuật mềm

Không giống như những robot cứng cáp được xây dựng từ kim loại và nhựa cứng, robot mềm được xây dựng từ những vật liệu hợp kim mà mô phỏng sự linh hoạt và dẻo dai của sinh vật sinh học. sự thay đổi mô hình này đặc biệt liên quan đến các công việc kiểm tra công nghiệp nơi mà định vị, bất thường hoặc mỏng manh là cần thiết. robot mềm có thể uốn cong, giãn, và phù hợp với môi trường xung quanh mà không gây thiệt hại, làm cho chúng ứng cử viên lý tưởng để kiểm tra đường ống bên trong và khí đốt, xử lý hóa học, nước và cơ sở sản xuất thực phẩm.

Tại sao lại có Robot mềm dễ bay qua để kiểm tra đường ống?

Những đường ống công nghiệp thường được đường cong, và được lấp đầy bởi những mảnh vỡ, nếp nhăn hoặc tắc nghẽn, những phương pháp kiểm tra truyền thống bao gồm những ống kính, máy thu phát và lợn (những vật đo ống dẫn bằng ống dẫn) nhưng những dụng cụ cứng nhắc này có thể bị kẹt, những lớp lót bên trong hoặc không bị hư hỏng vì những khuyết tật phức tạp trong các lớp địa lý phức tạp.

Khả năng điều khiển tăng cao

Robot mềm có thể uốn cong, uốn cong, và thay đổi đường kính để ngăn các thiết bị cứng, cơ thể liên tục biến dạng cho phép chúng tiến tới, bò hay cắt các đường ống với đường kính nhỏ như đường kính riêng của chúng. khả năng này được đạt được thông qua các cơ chế hoạt động phân phối để tạo ra chuyển động liên tục hoặc dao động dao động.

Giảm nguy cơ bị thiệt hại

Những vật liệu mềm được dùng trong những con robot này có áp lực tối thiểu lên các bức tường ống, giảm nguy cơ bị trầy xước hoặc phá vỡ những lớp áo mỏng, dây chuyền hoặc cơ sở hạ tầng cũ.

Sự linh hoạt vượt quá sự kiểm tra

Ngoài việc kiểm tra thị giác, robot mềm còn có thể được trang bị dụng cụ để làm sạch, đóng ấn, hoặc ngay cả sửa chữa những khuyết điểm nhỏ trong phòng ngủ.

Tính nhạy cảm về chi phí

Một robot mềm có thể xử lý nhiều kích cỡ và hình dạng ống, giảm nhu cầu về một hạm đội các công cụ chuyên biệt.

Nguyên tắc vật chất và sự thiết kế

Nền tảng của bất cứ robot mềm nào cũng là thành phần vật liệu, gồm các chất liệu thông thường bao gồm chất silicone elaslamers (v.g., Ecofex, Dragonkin), polyurethanes và hydrogels.

Các hoạt động cơ giới

Robot mềm được điều khiển bởi nhiều động cơ biến đổi năng lượng thành chuyển động.

  • Chương trình này được dùng để điều chỉnh các đường ống với áp suất vừa phải. Nhóm nghiên cứu tại Harvard và MIT đã chứng minh các máy thu nhỏ chạy bằng hơi nước có thể điều chỉnh theo chiều ngang và dọc.
  • Tendon-Diven Sravers: Các cáp hoặc dây kéo trên cơ thể con robot để tạo ra sự bẻ cong. Phương pháp này cung cấp sự điều khiển chính xác và thường được dùng để kết hợp với xương sống linh hoạt. Nó cho phép phản ứng nhanh hơn thời gian khí áp nhưng có thể cần hệ thống điều khiển phức tạp hơn.
  • Shape ob Alloys (SMAs): ) Dây điện được làm từ hợp kim như Nitinol khi nhiệt độ nóng, chuyển động tạo ra. SMMMy và im lặng, làm cho chúng thích hợp với ứng dụng có tiếng ồn là quan tâm. Tuy nhiên, chúng bị mất độ nhiệt chậm và hiệu suất thấp.
  • Những vật liệu thông minh này bị biến dạng dưới điện trường, cho thấy phản ứng nhanh và sự căng thẳng cao.

Cảm thấy và đáp ứng

Để kiểm tra hiệu quả, robot mềm phải mang các cảm biến cung cấp dữ liệu về tình trạng ống và trạng thái của robot.

  • Máy ảnh sinh học: máy ảnh phân cách cao với đèn LED thu được chi tiết hình ảnh của vết nứt, co giật, và tắc nghẽn.
  • Máy biến đổi dòng điện Ultrasoc: dùng để đo độ dày và phát hiện các khuyết điểm bên trong.
  • Trình cảm biến và lưu thông: Theo dõi áp suất địa phương và lưu thông để xác định các rò rỉ hoặc tắc nghẽn.
  • Bộ cảm biến Soft Strain:) nhúng vào cơ thể con robot để đo độ cong và biến dạng, cho phép kiểm soát vòng tròn khép kín.

Các nhà nghiên cứu đang khám phá sự truyền tải wifi âm thanh hoặc dữ liệu qua dây nối của robot để vượt qua thử thách này.

Những ứng dụng trong nhiều ngành khác nhau

Dầu và xăng

Hệ thống dẫn dầu thô, khí ga tự nhiên và tinh luyện trong khoảng cách dài.

Công việc chế tạo hóa chất

Những con robot mềm mại được tạo ra từ các chất ức chế hóa học có thể chịu đựng được môi trường axit hoặc alkaline khi đang thực hiện việc kiểm tra.

Nước và nước thải

Hệ thống nước tự nhiên thường có ống dẫn lão hóa với các vết nứt, các lỗ hổng rễ và cấu tạo tính năng bảo vệ sinh học. Robot mềm có thể thực hiện các cuộc kiểm tra trực quan và âm thanh, phát hiện rò rỉ, thậm chí còn cung cấp các phương pháp điều trị di truyền cục hóa. Các tính năng như [FLT: 0] Cơ quan bảo vệ môi trường [FLT: 1] đã tài trợ cho nghiên cứu robot mềm để xem xét cơ sở hạ tầng nước không xâm nhập.

Thức ăn và sự ăn uống quá độ

Hygiene là quan trọng nhất trong các đường ống xử lý thực phẩm. Robot mềm làm từ các chất silicon có thể được làm sạch và làm sạch dễ dàng. chúng có thể kiểm tra phần còn lại sản phẩm, ăn mòn hoặc các vật thể nước ngoài mà không làm ô nhiễm dòng. một số thiết kế đang tiến hành làm sạch thay thế bằng cách sử dụng vòi phun nước tổng hợp.

Những thử thách và giới hạn

Bất kể lời hứa của họ, robot mềm mại phải đối mặt với nhiều trở ngại trước khi mở rộng công nghiệp trong các đường ống.

Sức mạnh và sự trả lương

Các nhà nghiên cứu đang phát triển cấu trúc tổng hợp với sự củng cố để gia tăng khả năng chịu đựng trọng lượng mà không cần phải hy sinh tính linh hoạt.

Name

Những người điều khiển robot cứng nhắc theo truyền thống dựa trên các mô hình động vật chính xác, nhưng hình dạng của robot mềm phụ thuộc vào nhiều biến số gồm áp lực, ma sát và hình học ống.

Chịu đựng và mặc quần áo

Sự biến dạng và tiếp xúc với các đường ống thô có thể gây ra mệt mỏi, nứt hoặc chọc thủng. tiến bộ khoa học vật chất như là tự chữa lành và các hợp chất cứng hơn - tổ chức để kéo dài cuộc sống của robot mềm.

Tốc độ hoạt động và quyền lực

Hệ thống nén cần thiết các bộ nén và dây nối trong phạm vi giới hạn. robot có năng lượng bị hạn chế bởi mật độ năng lượng. các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu các máy bơm hiệu quả cao và hệ thống năng lượng trên tàu sử dụng dòng chảy của đường ống.

Di chuyển trong ba chiều

Trong khi robot mềm xuất sắc trong đường ống ngang và thấp góc, leo thẳng đứng cần thêm cơ chế gripping.

Sự phát triển và biến chuyển trong tương lai

Chúng ta có thể mong đợi thấy robot mềm kết hợp trí tuệ nhân tạo học chiến lược tối ưu cho mạng lưới đường ống chưa biết.

In đa động mạch và 4D

Việc sản xuất thêm cho phép tạo ra robot có độ cứng chấm, cảm biến nhúng và vật liệu hoạt động thay đổi hình dạng theo thời gian (4D in). Điều này sẽ dẫn tới việc thiết kế robot tùy chỉnh cho các đường ống địa lý và công việc cụ thể.

Bầy ong

Nhiều robot mềm có thể hoạt động song song, phân chia công việc thanh tra qua mạng lưới lớn, có thể giao tiếp và phối hợp nhanh chóng hơn để tìm hiểu về các vùng đất, tương tự như cách mà đàn cào cào sinh học khám phá môi trường phức tạp.

Thiết kế sinh học

Tự nhiên cung cấp vô số cảm hứng, từ sự sống của giun đất cho đến sâu bò và cắt con rắn. bằng cách bắt chước những chế độ cảm biến này, robot mềm có thể đạt được sự di chuyển mạnh mẽ trong đường ống sạch sẽ và định hướng khác nhau. tiếp tục làm việc tại các trường đại học như Stanford và MIT tiếp tục tinh luyện những bộ điều khiển sinh học này.

Hệ thống dây giữ sắc lai

Kết hợp các thành phần cứng rắn để có sức mạnh yếu tố để thích nghi, và những người lai như thế có thể mang những vật nặng hơn, đồng thời vẫn hưởng lợi từ giao diện mềm mại và cơ động.

Kết luận

Những robot mềm dẻo dễ dàng biểu diễn một công nghệ biến đổi cho việc kiểm tra và bảo trì các đường ống công nghiệp phức tạp. khả năng thích nghi, an toàn và hiệu quả chi phí của chúng nhằm giải quyết nhiều thiếu sót của các công cụ truyền thống. trong khi thách thức vẫn còn trong sức mạnh, kiểm soát, và tính bền vững, tiến bộ nhanh chóng trong vật liệu, cảm nhận và trí thông minh đang đẩy các hệ thống này đến việc phát triển thương mại thành công. trong khi các ngành công nghiệp tiếp tục đánh giá sự toàn vẹn và giảm thời gian, robot mềm sẽ trở thành một phần chuẩn của các công cụ kiểm tra đường ống, đảm bảo an toàn hơn và sự sống lâu hơn.