敏捷機器人可以爬上噴氣發(fā)動機內(nèi)部

哈佛大學(xué)開發(fā)的一種微型機器人可以使用折紙式踝關(guān)節(jié)，粘性腳和獨特的步態(tài)在難以觸及的空間中移動。開發(fā)了一種可以爬到人類難以穿越的各種表面上的機器人，使該機器非常適合航空航天和其他應(yīng)用哈佛大學(xué)的Wyss生物啟發(fā)工程研究所和John A. Paulson工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)處于當(dāng)前機器人工作的最前沿。該設(shè)施研究人員的最新發(fā)明 - 一種名為HAMR-E的微型機器人，帶有電動腳墊，折紙踝關(guān)節(jié)和專門設(shè)計的步行步態(tài) - 展示了這一創(chuàng)新。

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綽號HAMR-E代表哈佛動態(tài)微機器人與電粘附。研究人員在Wyss Institute的新聞發(fā)布會上表示，機器人獨特的性能使其可以在垂直和倒置的導(dǎo)電表面上攀爬，例如商用噴氣發(fā)動機的內(nèi)壁。

HAMR-E可以在三個方向上進(jìn)行探索，而不僅僅是在平坦的表面上來回移動，使其非常適合在困難，難以到達(dá)的區(qū)域使用，Wyss Institute的前研究員SébastiendeRivaz說道。和SEAS以及誰現(xiàn)在在Apple工作。

他說：“有一個全新的世界，他們可以四處走動并參與進(jìn)來。”“他們有朝一日可以對大型機器難以到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行無創(chuàng)檢查，節(jié)省公司的時間和金錢，使這些機器更安全，”他補充說。

做艱巨的任務(wù)

de Rivaz表示，機器人的這一方面非常重要，因為噴氣發(fā)動機可以擁有多達(dá)25,000個零件，這使得定期維護(hù)成為一項艱巨的任務(wù)，每個發(fā)動機可能需要一個多月的時間。他說，其他復(fù)雜的機器也面臨著類似的問題，那些任務(wù)是保持它們的安全和操作安全，這使得機器人也很有吸引力。

事實上，研究人員開發(fā)了HAMR-E，以應(yīng)對羅爾斯·羅伊斯公司向哈佛微機器人實驗室發(fā)出的挑戰(zhàn)，該挑戰(zhàn)特別要求設(shè)計微型機器人，這種機器人可以爬上人類工作人員無法接觸的噴氣發(fā)動機部件內(nèi)部。

電粘墊

他們說，研究人員擴展了他們已經(jīng)創(chuàng)建的一種名為HAMR的動態(tài)機器人的能力，因此它可以粘附并穿過噴氣發(fā)動機和其他機器部件中的垂直，倒置和彎曲表面。

為此，他們創(chuàng)造了粘性足墊，即使倒置時也可以使機器人保持在表面上，但也可以讓機器人通過抬起和放置腳來“行走”。

他們開發(fā)的焊盤由聚酰亞胺絕緣的銅電極組成。為了釋放和重新接合墊，機器人打開和關(guān)閉電場。研究人員表示，該磁場的工作電壓與移動機器人腿部所需的功率相似，以保持機器人的節(jié)能效果。墊也是柔性的，允許機器人在彎曲或不平坦的表面上攀爬。

旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)

另一個對HAMR-E能力至關(guān)重要的設(shè)計點是新的踝關(guān)節(jié)，它可以三維旋轉(zhuǎn)，以補償腿部行走時的旋轉(zhuǎn)。據(jù)團隊稱，這使得機器人能夠在其攀爬表面上保持其方向，該團隊使用分層玻璃纖維和聚酰亞胺制造接頭。然后他們將它們折疊成類似折紙的結(jié)構(gòu)，這樣機器人的腳踝可以自由旋轉(zhuǎn)，并在HAMR-E爬升時與地形對齊。

允許HAMR-E滿足設(shè)計挑戰(zhàn)的最后一塊拼圖是為機器人創(chuàng)建一個特殊的行走模式，這需要三個腳墊始終接觸垂直或倒置的表面，以防止它掉落或滑落。研究人員在“科學(xué)機器人”雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于他們工作的論文。

健壯的步行

研究表明，在垂直和倒置表面的測試中，HAMR-E可以連續(xù)行走超過一百步，而不會在倒置表面上以與其他小型攀爬機器人相比的速度分離，并且比垂直表面上的其他攀爬機器人略慢。機器人也比水平表面上的同類機器快得多，它可以在180度轉(zhuǎn)彎。

HAMR-E還成功地在噴氣發(fā)動機的彎曲倒置部分周圍進(jìn)行操縱，同時保持連接，這對于證明它能夠完成設(shè)計任務(wù)至關(guān)重要，Wyss的Robert Wood，工程和應(yīng)用科學(xué)教授海域。

“HAMR-E的這次迭代是第一個也是最有說服力的一步，表明這種方法可以用于厘米級攀爬機器人，并且這種機器人將來可以用來探索任何類型的基礎(chǔ)設(shè)施，包括建筑物，管道，發(fā)動機，發(fā)電機等，“他說。

該團隊計劃繼續(xù)努力改進(jìn)HAMR-E，將傳感器安裝在腿部，可以檢測和補償分離的腳墊，以防止它從垂直或倒置的表面上掉下來。研究人員還在探索在非導(dǎo)電表面上使用HAMR-E的選擇。