中北大学在狭窄管道检测机器人领域取得重要研究进展

近日，中北大学在机器人领域国际顶级期刊《IEEE Transactions on Robotics》（简称TRO，中国科学院。一区Top，影响因子11.1）上发表题为《A Caterpillar-Type Miniature Robot for Adaptive Locomotion and Exploration of Tiny Rigid/Soft Pipes》的研究论文。论文第一作者和通讯作者为中北大学仪器与电子学院青年教师高晋阳，香港中文大学张立教授、中北大学谭秋林教授为共同通讯作者，上海交通大学颜国正教授、中北大学硕士生胡正涛等为共同作者，中北大学为论文第一完成单位。

TRO是机器人学领域公认的国际顶级学术期刊，与《Science Robotics》（简称Sci. Rob.）、《International Journal of Robotics Research》（简称IJRR）并称机器人领域国际三大顶刊，三者年发文总量仅500～600篇，整体发表门槛极高。其中TRO对理论原创性与工程应用价值要求尤为严苛，机器人领域的重大进展、里程碑著作多数发表于此。这是中北大学以第一单位首次在TRO发表论文，也实现了山西省以第一单位在机器人领域国际三大顶刊（Sci. Rob., TRO, IJRR）零的突破。

该研究针对直径80mm以下狭窄管道（如小型油气管网、人体结肠等）检测难题，研制了一款集成接触力感知的变径履带式微型机器人。机器人直径仅34.6mm、长度41mm，主动变径范围34.6～89.6mm，是目前文献报道的同时集成主动变径、独立履带驱动、接触力感知三大核心功能的最小尺寸履带式机器人。机器人在负载能力、过弯适配与自主运动方面表现优异：自重37.3克的机器人可负重100克砝码垂直爬管；无需主动差速控制即可依靠自身机械智能自主通过曲率半径低至3cm的弯管；还可基于双路力觉反馈在变径刚性/柔性管道内自适应运动，仅需50秒即可穿越总长150cm的体外结肠镜像模型。该研究为狭窄管道检测提供了新方案，对推动履带式机器人的微型化与智能化设计具有参考价值。

此外，在面向微型机器人的无线传能技术方面也取得阶段性进展，成果近期发表在《IEEE Transactions on Power Electronics》（中国科学院一区Top，影响因子7.1）和《IEEE Transactions on Industrial Electronics》（中国科学院一区Top，影响因子7.4）。

上述研究得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金、山西省优青基金等资助。（通讯员：郭艳霞）