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新材料技术

为满足市政、石油、化工、核能、钢铁等行业对小口径管道（直径100mm以下）内部缺陷检测的需求，本项目研制了小口径管道自适应变径内检测机器人。该机器人采用模块化设计，每个模块具有独立的运动和变径系统，可以单独执行检测任务，不同模块之间通过刚柔转换的快速连接结构实现多级组合，不同模块可挂载不同的检测探头，实现多类型多模态检测。检测数据发送至管道缺陷评估系统进行缺陷安全评定，全面提升检测的效率和准确性。 针对大范围变径难题，提出了一种新型展开机构，通过圆周运动实现机械的直线或螺旋展开，使机器人具备较大的变径范围。同时采用行星轮系配合减速电机，减小对电机驱动力的需求，提高机器人的可控性和可靠性。机器人与管道壁面接触的部分采用弹性支架连接，通过弹性构件提供形变来通过小型障碍，同时吸收冲击，降低对结构连接处的损伤，有利于机器人长期稳定运行。该机器人可采用3D打印制造，根据使用场合和成本要求选择不同的制作材料，具有定制化开发的优势。 目前已完成验证样机的开发，并对机器人的运动能力、直管与弯头通过性、变径能力和控制系统进行了测试，缺陷评估系统软件已完成开发测试，达到了设计要求。后续将制造铝合金材质

1.市政管道检测：城市建设过程中，管道老化损坏、破裂漏水等问题较为常见，在城市燃气、给水、排水等管道的维修和保养中，使用小口径管道内检测机器人开展快速检测和定位损坏、渗漏等问题，提高定位精度和维修效率。 2.油气管道检测：油气集输管线，具有管径小、输送的介质易燃易爆高腐蚀性的特点，其安全性要求高。小口径管道内检测机器人可以进入管道内部进行全面检测，有效降低事故风险，保障能源供应。 3.工业管道检测：在石油、化工、核能、钢铁等行业，采用该机器人可顺利进入管道中，对关键部分开展缺陷识别及定位等工作，极大提高检测效率，解决复杂管道系统内检测工程问题。 4.科学研究：在地下水污染监测中，使用小口径管道内检测机器人可以有效分析管道内的水质情况，确定污染源和污染程度，为治理和管理提供重要依据。

西北大学化工学院武玮副教授，长期从事能源化工装备智能安全服役理论、方法与工程应用方面的研究工作。已发表学术论文60余篇，SCI收录20余篇，被引1000余次，授权专利10余件。