快速爬行软体管道机器人的设计与性能分析OA北大核心CSTPCD

采用锚定-伸缩运动机制的软体管道机器人多以硅胶、水凝胶等柔性材料为主体,可通过柔性材料的变形来实现在管道内的锚定和伸缩,具有良好的柔顺性。但由于柔性材料具有黏弹性和滞后性,软体管道机器人通常表现出较小的作用力和较慢的响应速度,难以快速储存和释放大量机械能,爬行速度缓慢。为解决这一问题,设计了一种可实现快速爬行的软体管道机器人。该机器人由锚定模块和伸缩模块组成,锚定模块利用柔性带的屈曲变形来实现在管道内的锚定,伸缩模块采用以塔簧为主体的软连续体结构来实现伸展与收缩。通过实验测得,该机器人在管道内的最大爬行速度为102 mm/s,最大锚定力为76.4 N,其能够在内径为90~120 mm的管道内实现稳定爬行,且对不同形状的非结构化管道环境具有良好的适应性。结果表明,所设计的机器人不仅能够在水平和竖直管道内实现双向爬行,还能够快速通过S形管道,这可为非结构化管道内软体机器人的设计与研究提供新思路。