在我们的街道下面是一个迷宫般的管道，水、污水和天然气的管道，定期检查这些管道是否漏水或需要维修，通常要把它们挖出来。这样过程不仅繁琐且昂贵——仅在英国估计每年就要花费55亿英镑，而且还会扰乱交通，给附近的居民带来麻烦，更不用说对环境的破坏了。

现在想象一下，一个机器人可以在最狭窄的管网中找到自己的路，并将损坏或障碍物的图像传递给操作员。英国利兹大学的一组研究人员在《机器人和人工智能前沿》《Frontiers in Robotics and AI 》上发表的一项新研究表明，这不再是白日梦。

“在这里，我们展示了Joey——一种新的微型机器人，并展示了Joey可以完全自己探索真实的管道网络，甚至不需要摄像导航，”Netta Cohen博士说，他是利兹大学的教授，也是这项研究的作者。

Joey是第一个能够独自穿过直径只有7.5厘米的管道迷宫的机器人，它只有70克重，小到可以放在手掌里。

Pipebots 项目

目前的工作是谢菲尔德、布里斯托尔、伯明翰和利兹大学“Pipebots”项目的一部分，该项目与英国公用事业公司和其他国际学术和工业伙伴展开合作。

第一作者Thanh Luan Nguyen博士是利兹大学的博士后科学家，他开发了Joey的控制算法(或“大脑”)，他说：“地下水和下水道网络是最不适合居住的环境，不仅对人类，对机器人也是如此，卫星导航在地下无法使用。Joey非常小，所以必须使用非常简单的马达、传感器和占用很少空间的电脑，而小型电池必须能够工作足够长的时间。”

Joey靠3D打印的“轮子腿”移动，它可以滚动穿过直线路段，越过小障碍。它配备了一系列节能传感器，可以测量它与墙壁、连接处和角落的距离，还有导航工具、麦克风、摄像头和射灯，可以拍摄管网中的故障并保存图像，而这种原型机的生产成本仅为300英镑。

Joey穿过实验管道，T-1 到 T-8：通过丁字路口。OB-1 到 OB-8：到达障碍物并折返

研究团队展示了Joey能够在没有操作员任何指令的情况下，通过一个实验性的管道网络，包括一个丁字结、一个左右角、一个死胡同、一个障碍和三个直段。平均来说，Joey在45秒多的时间内探索了大约一米长的管道。

为了让机器人的生活更加真实困难，研究人员验证了它可以轻松地在具有真实坡度的倾斜管道上上下移动，为了测试Joey在泥泞或光滑的管道中穿行的能力，他们还在管道中添加了沙子和粘性凝胶(实际上是洗碗液)——实验结果再次取得了成功。

重要的是，这些传感器足以让Joey在不需要打开相机或使用耗电的计算机视觉的情况下导航。这节省了能源，延长了Joey当前的电池寿命。每当电池电量不足时，Joey就会回到它的原点，“进食”能量。

目前，Joey有一个弱点：如果它们不小心背过身去，就不能恢复正常，就像倒立的乌龟一样。作者认为，下一个原型机将能够克服这一挑战。未来的Joey还应该是防水的，可以在完全充满液体的管道中在水下工作。

TER-1 到 TER-3：乔伊在沙地、湿滑的粘液和泥地上移动，INC-1 到 INC-4：穿过倾斜一定角度的管道

Pipebots的科学家们的目标是在一个名为Kanga的更大的“妈妈”机器人的基础上，开发出一群能够交流并一起工作的Joey。目前，来自利兹计算学院的一些作者正在开发和测试Kanga，它将配备更复杂的传感器和修理工具，如机器人手臂，并携带多个Joey。

Netta Cohen说：“最终，我们希望设计一个系统，可以检查和绘制广泛的管网状况，随着时间的推移监测管道，甚至执行一些维护和修理任务。”

“我们设想这项技术将扩大规模，实现多样化，创造一个多物种机器人的生态，从而在地下协作。在这种情况下，一组Joey将由更大的机器人部署，这些机器人具有更大的动力和能力，但仅限于更大的管道，应对这一挑战需要在10到20年的时间里进行更多的研究、开发和测试，它可能在2040年或2050年左右开始发挥作用。”

原文链接：https://techxplore.com/news/2022-11-smart-cheap-joey-robot-blockages.html

论文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frobt.2022.997415/full

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