近日，清华大学机械工程系现代机构学与机器人化装备实验室研发了一款新型管道探测机器人，专门用于亚厘米级管道的高效探测。这一创新填补了目前在细微管道检修设备上的空白，有望在航空发动机管路检修等多个领域发挥重要作用。

在复杂的系统如航空发动机和炼油设备中，存在大量用于传输水、气体和油的管道。这些管道往往具有多种直径、弯曲程度各异，并且覆盖较长距离。为了保证其正常运行，需要定期进行内外部的管道检修。目前市面上的管道巡检机器人主要采用轮式、腿足式或履带式设计，大多使用电磁电机驱动，适用于大口径管道的检测。然而，对于直径小于一厘米的微细管道，缩小机器人尺寸变得十分困难。

此次研究团队开发了一种全新的智能材料驱动微型管道检测机器人。这款重量仅为2.2克、长度47毫米、直径不足10毫米的小型机器人，能够在亚厘米级别的管道中自由移动。机器人采用了高功率密度、长寿命的介电弹性体致动器作为驱动装置，模仿生物肌肉功能；同时，利用智能复合微结构高效锚固单元作为传动装置，确保机器人能够适应不同形状和尺寸的复杂管道。此外，通过可调节数量的磁单元，可以快速组装机器人，使其更好地适应各种管道环境。

研究团队表示，通过分析软材料的独特性质，并相应调整驱动电压的频率和相位，可以显著提升机器人的运动效率。该机器人基于高频蠕动运动原理设计，能够依靠外部电缆供电，在亚厘米级别的管道中实现快速移动。此外，它还能够在不同几何形状（如变径管、L形管、S形管、螺旋形管等）、不同填充介质（空气、油等）以及不同材质（玻璃、金属、碳纤维等）的管道中高效行进。为了展示其出色的检测能力，机器人前端装有一个微型摄像头，通过远程控制，顺利完成了一系列管道巡检任务演示。

这项研究成果已在《科学·机器人》期刊上发表，题为“用于亚厘米级管状环境导航的管道检测机器人”。

记者：邓晖