Der Roboter navigiert durch ein durchsichtiges Rohr. Tang et al.
Das Triebwerk eines Flugzeugs ist ein Labyrinth aus sich windenden Rohrleitungen, die Flüssigkeiten und Gase durch die Maschine transportieren. Diese Geometrien können Inspektion der Rohrleitungen extrem schwierig.
Ein Team von Robotikern hat sich bei der Entwicklung einer neuen, effizienteren Methode von der Natur inspirieren lassen. Ihre Erfindung – mechanische Regenwürmer mit „Muskeln“ aus dielektrischen Elastomer-Aktuatoren und „Füßen“ aus einem Kohlefaserverbundstoff – wird in a beschrieben. Papier veröffentlicht am Mittwoch im Peer-Review-JournalWissenschaftsrobotik.
"Gegenwärtige Inspektionsmethoden für Flugzeugtriebwerke sind zeitaufwändig und erfordern hochqualifizierte Ingenieure", Maschinenbauingenieur Huichan Zhao, einer der Co-Autoren, erzählt IE. „In Zukunft hoffen wir, dass Roboter solche Arbeiten erledigen, um Zeit und Mühe zu sparen“, sagt sie.
Winzige Pipelines erlegen viele Designbeschränkungen auf
Dies ist nicht der erste Roboter, der für die Inspektion von Rohren im Zentimeter- und Millimeterbereich entwickelt wurde. Andere Konstruktionen sind auf Räder oder andere Mittel angewiesen. durch die geschlossenen Räume kriechen oder gehen. Aber diese Lösungen sind laut den Forschern hinter dem neuen Papier nicht immer praktikabel. Ein Grund dafür ist, dass die Bedingungen von einer Pipeline zur anderen enorm variieren können, sogar innerhalb desselben Motors. Diese Designs können auch Schwierigkeiten haben, die beiden zu vervollständigenebenso wichtige Aufgaben für diese Art von Robotern: Fortbewegung und Inspektion.
Um diese Einschränkungen zu mildern, haben sich Ingenieure pneumatisch angetriebenen Robotern zugewandt, die Druckluft verwenden, um sich über ihre gesamte Länge zu bewegen und wie eine Raupe entlangzukriechen. Diese sind einfacher abzudichten und auf kleine Maßstäbe zu schrumpfen, da sie keine komplexen Vorsprünge wie Räder habenoder Beine. Diese Roboter neigen jedoch dazu, langsam zu sein. Das ist ein Nachteil – und ein potenzieller Kostenfaktor – wenn der Bot eine lange Pipeline inspizieren muss.
Von Inchworms zu Regenwürmern
Das neue Design treibt seine Fortbewegung auf ganz andere Weise an. Statt Druckluft ist das e arthworm-ähnliches Gerät verwendet elektrische Ladungen, um sich seinen Weg durch ein Rohr zu bahnen, wobei eine Kombination aus längeren "Dehnungseinheiten" und kürzeren "Verankerungseinheiten" verwendet wird.
„Die Schlüsseltechnologie sind die künstlichen Muskeln [auch „Soft-Aktuatoren“ oder „dielektrische Elastomer-Aktuatoren“ genannt“, die stark genug und klein genug sind, um den Roboter so anzutreiben, dass er sich schnell in einem Rohr bewegt“, sagt Zhao.Die Ladungen bewirken, dass sich die Aktuatoren schnell zusammenziehen, wodurch sich die 1,85 Zoll 47 mm lange Maschine mit einer Geschwindigkeit von einer Körperlänge pro Sekunde bewegen kann.Der Roboter besteht aus Segmenten, die mit Magneten zusammengesteckt werden können, sodass der Bediener das genaue Design basierend auf der Spezifikation der zu inspizierenden Linie anpassen kann.
"Wir können einen solchen Roboter in die Pipeline eines Flugzeugtriebwerks einbauen und den Roboter die Pipeline bis zum Ende navigieren lassen, während er alle Bilder auf dem Weg zurücksendet", sagt Zhao.