Двигатель самолета представляет собой лабиринт извилистых, вращающихся трубопроводов, которые транспортируют жидкости и газы по всему агрегату. Подобная геометрическая форма может значительно затруднять осмотр и диагностику этих магистралей.

Для разработки нового, более эффективного механизма команда робототехников обратилась за вдохновением к природе. Их изобретение - механические земляные черви с "мышцами" из диэлектрических эластомеров и "ногами" из композитного углеродного волокна. (Результаты эксперимента описаны в статье, опубликованной в среду в рецензируемом журнале Science Robotics). 

Робот перемещается по прозрачной трубе. Tang et al. 

"Существующие методы проверки авиационных двигателей занимают много времени и требуют высокой квалификации инженеров", - говорит инженер-механик Хуйчан Чжао, один из соавторов проекта. "В будущем мы надеемся увидеть роботов, выполняющих такую работу, чтобы сэкономить время и силы".

Изображения робота с камерой, установленной спереди, и робота, обследующего окружающую среду в трубе из нержавеющей стали при частоте движения 1 Гц. Масштабы - 10 мм. Источник. Tang et al. 

Тонкие трубопроводы накладывают массу конструктивных ограничений 

Это уже далеко не первый робот, предназначенный для осмотра сантиметровых и миллиметровых труб. В других разработках используются колеса или какие-либо другие средства, позволяющие ползать или шагать по замкнутым пространствам. Но как считают авторы новой работы, такие решения не всегда практичны. Одна из причин заключается в том, что условия в разных трубопроводах могут сильно различаться, даже в пределах одного и того же двигателя. Кроме того, такие конструкции могут не справляться с двумя одинаково важными задачами для такого рода роботов: перемещением и мониторингом.

Чтобы устранить эти ограничения, инженеры обратились к роботам с пневматическим приводом. Такие устройства используют для перемещения сжатый воздух, ползая магистралям трубопровода, подобно дюймовым червям. Их легче печатать и сжимать до малых размеров, поскольку они не имеют сложных выступов, таких как колеса или ножки. Однако такие роботы, как правило, медлительны. Это создает определенные трудности ( и потенциальные расходы), в том случае, если роботу необходимо обследовать очень длинные магистрали.

Схематическое изображение робота.

От дюймовых червей к земляным червям

Новая конструкция обеспечивает движение совершенно иным способом. Вместо сжатого воздуха устройство, похожее на дождевого червя, использует электрические заряды, прокладывая себе путь по трубе с помощью комбинации длинных "растягивающихся" и коротких "фиксирующих" элементов.

"Ключевой технологией являются искусственные мышцы (также называемые "мягкими актуаторами" или "актуаторами из диэлектрического эластомера"), которые достаточно мощные и достаточно маленькие, чтобы заставить робота быстро двигаться в трубе", - говорит Чжао. Заряды заставляют актуаторы быстро сжиматься, что позволяет машине длиной 1,85 дюйма (47 мм) двигаться со скоростью одной длины тела в секунду. Робот состоит из сегментов, которые можно скреплять между собой магнитами, позволяя оператору точно настроить конфигурацию в зависимости от спецификации линии, которую необходимо проинспектировать. 

"Мы можем поместить такого робота в трубопровод авиационного двигателя и заставить его пройти по нему до самого конца, передавая при этом все изображения, полученные по пути", - говорит Чжао.

Источники:Journal Science Robotics
(https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abm8597)