Magneti nei robot che scalano i muri

7 Febbraio 2025

Magneti nei robot che scalano i muri

I robot arrampicatori sono sistemi progettati e hanno un tipo di meccanismo che consente di coprire una distanza verticale lungo la trama ruvida, il cemento, i metalli e persino il vetro o le pareti. Hanno meccanismi adesivi grazie ai quali possono attaccarsi alla parete e possono eseguire le operazioni o le funzioni richieste. Questi robot hanno molte applicazioni come sorveglianza, pulizia, ispezione e manutenzione nelle industrie e in altri settori. Possono eseguire facilmente i compiti in luoghi o condizioni critiche in cui gli esseri umani non possono lavorare a causa di rischi per la sicurezza e pericoli. Le parti principali dei robot arrampicatori sono attuatori, sensori e sistemi di controllo. I sensori vengono utilizzati per rilevare la trama delle superfici, gli ostacoli e altri oggetti. Gli attuatori sono i dispositivi che aiutano nell'impostazione della direzione, della velocità e della potenza da gestire. I sistemi di controllo controllano le funzioni, pianificano il percorso e valutano la struttura della superficie.

Importanza:

I robot arrampicatori sono utilizzati nella manutenzione e nell'ispezione di edifici e industrie. Ci sono alcuni tipi complessi di macchinari o attrezzature in cui la manutenzione non è possibile e richiede molta cura ed efficienza. Ma con l'aiuto dei robot arrampicatori, la manutenzione di macchine come turbine, navi, aerei, carri armati militari e altre attrezzature diventa facile. L'uomo non può entrare nel luogo o arrampicarsi su edifici alti o grattacieli e turbine eoliche. Ma i robot arrampicatori possono andare e arrampicarsi su grattacieli e edifici alti per il rilevamento di crepe, danni e altri scopi di corrosione e manutenzione. L'uomo non può lavorare in un ambiente o in un luogo in cui ci sono più pericoli e rischi per la sua salute, quindi i robot arrampicatori possono lavorare lì e svolgere i compiti in modo efficiente perché l'ambiente pericoloso non ha alcun effetto sui robot.

I costi operativi e di manutenzione degli stabilimenti industriali e commerciali sono stati ridotti perché con l'uso di robot arrampicatori, non sono necessarie gru e strumenti di impalcatura. I compiti vengono eseguiti in modo efficiente e preciso con questi robot arrampicatori. Il rilevamento di perdite, crepe e radiazioni nocive dagli impianti nucleari, termici e chimici può essere eseguito facilmente con i robot arrampicatori. Il monitoraggio dei sistemi che richiedono una sorveglianza costante può essere condotto perfettamente con questi robot. Questi robot hanno un ruolo significativo nella pulizia di vetri, finestre e pannelli solari installati su edifici e strutture alti. Poiché la forza lavoro umana non può pulire le finestre o i pannelli solari sui grattacieli in modo efficiente e consuma più tempo per questo compito e ci sono anche rischi di pericolo o danno. Ciò significa che questi robot hanno reso il processo di pulizia più semplice e meno costoso. I robot arrampicatori hanno un ruolo molto importante nei settori militari, possono essere utilizzati per la sorveglianza e possono infiltrarsi in aree pericolose e rischiose e possono ottenere informazioni riservate. I ricercatori e gli ingegneri stanno lavorando all'integrazione dell'intelligenza artificiale con robot che scalano pareti in modo che possano essere utilizzati per l'esplorazione e l'osservazione di rocce o superfici montuose nello spazio o su altri pianeti. Questi robot potrebbero essere utilizzati per saldare e dipingere su pendenze e superfici irregolari degli edifici.

Descrivi brevemente come la tecnologia magnetica consente il movimento verticale.

I magneti vengono utilizzati nei robot arrampicatori per produrre attrazione tra i robot e le pareti dei metalli (acciaio, ferro, ghisa). Con questi magneti, possono essere facilmente attaccati alle superfici metalliche della struttura o degli edifici. Gli elettromagneti e i permanenti o la combinazione di permanenti o elettromagneti vengono utilizzati in questi robot per la produzione di forza di aderenza o attrazione. L'aderenza o la forza di attacco tra la superficie e il robot è assicurata e mantenuta con l'aiuto di un forte campo magnetico. La variazione del campo magnetico influisce sull'attacco o sulla presa. Questi robot possono lavorare efficacemente sia sulle superfici verticali che su quelle inclinate.

Come funzionano i robot che scalano i muri?

Il funzionamento dei robot arrampicatori si basa sul meccanismo con cui possono attaccarsi alla superficie inclinata o verticale e svolgere il lavoro assegnato con l'aiuto del sistema di controllo, dei sensori e degli attuatori. Esistono diversi tipi di sistemi di adesione o di fissaggio come magnete, aspirazione, elettro, artigli ispirati a Gecko e meccanici utilizzati per questi robot.

Introdurre diversi metodi di fissaggio. Concentrarsi sull'applicazione di magneti permanenti ed elettromagneti nel fissaggio magnetico.

Elettroadesione

In questo tipo di attacco, le forze elettrostatiche vengono utilizzate per produrre l'adesione o l'attrazione tra la superficie e il robot. Le forze elettrostatiche come le forze di Coulomb vengono prodotte con l'aiuto del campo elettrico. L'attacco elettrostatico è adatto per le superfici di vetro, legno e pozzetti asciutti. Questo attacco è completamente dipendente dall'alimentazione continua perché i robot si attaccheranno alla superficie finché non ci sarà un campo elettrico costante.

Allegato bio-ispirato:

Questo accessorio funziona con le forze di van der Waals prodotte dalla microstruttura delle zampe del geco. I magneti, l'elettricità e qualsiasi altro materiale legante non sono necessari in questo accessorio. È adatto per superfici asciutte, ruvide, lisce e bagnate, ma la forza diminuisce a causa della presenza di particelle di sporco.

Adesione a pressione negativa:

Questo tipo di attacco o adesione viene prodotto tra robot e superfici con l'aiuto del vuoto o della pressione negativa. L'ambiente di vuoto a pressione negativa viene prodotto con l'aiuto della pompa a vuoto. Questo è adatto per superfici non porose e lisce (marmo, vetro e metallo rivestito in superficie).

Metodo di fissaggio ibrido:

In questo metodo di fissaggio, vengono utilizzati diversi metodi di adesione come elettro, magnetico, aspirazione e metodo meccanico per creare l'adesione tra il robot e la superficie. Viene utilizzato per superfici metalliche e ruvide.

Attacco meccanico a artiglio:

In questo accessorio, gli artigli, la pinza e i ganci dei robot aiutano ad attaccarsi alla superficie. Questo accessorio è adatto solo per superfici ruvide (crepe, sporgenze e texture irregolari).

Fissaggio o adesione magnetica:

In questo meccanismo, i magneti temporanei (elettro) e permanenti (terre rare o altri) vengono utilizzati per produrre l'adesione tra le superfici elettromagnetiche o metalliche e i robot. Ciò si ottiene con la generazione di un campo magnetico da parte dei magneti. Questo attacco del robot arrampicatore è adatto ed efficace solo per le superfici realizzate in metalli come acciaio e ferro e materiali ferromagnetici. Non può essere utilizzato sulla superficie di corpi non metallici. I robot arrampicatori contenenti attacco magnetico sono ampiamente utilizzati per l'ispezione e la manutenzione di serbatoi di acciaio di grandi dimensioni, navi, ponti e strutture realizzate in acciaio o leghe di ferro.

Tipi di magneti utilizzati.

I magneti ampiamente utilizzati per il fissaggio magnetico dei robot arrampicatori sono magneti permanenti, perché sono affidabili e molto potenti.

Magneti SmCo (samario cobalto):

Questi magneti vengono utilizzati nei robot arrampicatori sui muri grazie alle loro proprietà uniche, come l'elevata resistenza alla corrosione e la stabilità alle alte temperature.

Magneti NdFeB (Neodimio Ferro Cobalto):

I magneti al neodimio ferro cobalto producono il campo magnetico più forte e ad alte prestazioni, motivo per cui hanno applicazioni in un tipo specifico di robot come i robot che scalano i muri. La forza magnetica dei magneti è superiore a quella dei magneti al samario cobalto.

Elettromagneti:

Quando c'è bisogno di un fissaggio o di un'adesione temporanei o controllati nei robot arrampicatori, vengono utilizzati gli elettromagneti. La forza di fissaggio può essere regolata con la variazione del campo magnetico degli elettromagneti. La quantità costante di energia è richiesta per il sistema di fissaggio dei robot arrampicatori. Esistono due tipi di elettromagneti: elettromagneti a corrente alternata ed elettromagneti a corrente continua. Negli elettromagneti a corrente alternata, viene utilizzata la corrente CA e questi non possono essere utilizzati in posizioni remote in cui non è disponibile l'alimentazione di corrente alternata. Negli elettromagneti a corrente continua, viene utilizzata la corrente continua e questi possono essere utilizzati in qualsiasi posizione.

Combinazione di magnete permanente ed elettromagnete

La combinazione di elettromagnete e magnete permanente viene utilizzata per i robot arrampicatori per ottenere proprietà come elevata forza magnetica e controllo del campo magnetico variabile. Utilizzando questi magneti, la forza di attacco dei robot arrampicatori può essere modificata in base alle esigenze. Il vantaggio degli elettromagneti e dei magneti permanenti è sfruttato da questo magnete ibrido.

Magneti flessibili:

I magneti flessibili sono magneti dotati di fogli magnetici di tipo gomma, adatti a superfici irregolari e ampiamente utilizzati quando è necessaria un'adesione flessibile.

Controllo dell'attacco e dello sgancio tramite elettromagneti.

Gli elettromagneti sono utilizzati nel sistema di fissaggio o adesione dei robot arrampicatori per controllare il fissaggio e il distacco dei robot arrampicatori con superfici. Il controllo avviene tramite variazione di corrente e si fissa con superficie quando la corrente è accesa e si stacca quando si spegne l'alimentazione di corrente.

Applicazioni nell'industria.

Gli elettromagneti vengono utilizzati nei robot di arrampicata su pareti per l'ispezione di navi, serbatoi (depositi) e ponti grazie al funzionamento flessibile. Questi magneti vengono utilizzati anche per eseguire operazioni di soccorso e sorveglianza. La manutenzione di centrali elettriche e fabbriche viene eseguita con l'ausilio di robot scalatori di pareti basati su elettromagnetismo.

Applicazioni dei robot arrampicatori su pareti nell'ispezione, pulizia e manutenzione industriale.

Le crepe e i danni nei serbatoi di stoccaggio, nei ponti e nelle condutture vengono rilevati con l'aiuto di robot arrampicatori. I robot arrampicatori possono muoversi e scattare foto delle parti interessate come corrose o danneggiate. I dati forniti dai robot arrampicatori sono in tempo reale e precisi. La pulizia delle centrali elettriche e di altri macchinari complessi può essere eseguita in modo perfetto ed efficiente.

Utilizzare in ambienti pericolosi per garantire la sicurezza.

Nelle centrali chimiche e nucleari, dove si sviluppano radiazioni e gas nocivi e pericolosi. Questi gas e radiazioni sono molto dannosi per i lavoratori umani. Quindi, lì, le operazioni e i compiti possono essere completati facilmente ed efficientemente con robot arrampicatori.

Vantaggi della tecnologia magnetica.

I vantaggi e i benefici della tecnologia magnetica nei robot sono molteplici.

Forte aderenza e affidabilità:

Questi magneti forniscono ai robot arrampicatori da parete un forte potere di adesione con cui possono attaccarsi perfettamente alle pareti. L'attacco non richiede alcun utensile o strumento meccanico.

Efficiente:

Gli attacchi magnetici permanenti dei robot arrampicatori non necessitano di apporto di energia e garantiscono un fissaggio ad alta resistenza.

Facile aggancio e sgancio

L'aggancio/sgancio magnetico dei robot arrampicatori è semplice e può essere effettuato in pochissimo tempo.

Nessun rumore e vibrazione:

La tecnologia magnetica dei robot ha reso il funzionamento meno rumoroso e senza vibrazioni.

Leggero e compatto:

Il design dei robot è diventato compatto e leggero.

Lavoro in ambiente pericoloso:

I robot dotati di tecnologia di adesione magnetica possono svolgere compiti e operazioni in ambienti pericolosi e nocivi.

Controllo preciso:

La tecnologia di fissaggio elettromagnetico dei robot arrampicatori consente di controllare il fissaggio e il distacco in base alle esigenze.

Sfide e limitazioni

Gli elettromagneti utilizzati nei robot arrampicatori presentano alcuni problemi e sfide. Alcuni dei problemi sono che questo tipo di magneti necessita di alimentazione e consuma energia. Si dovrebbero utilizzare magneti elettropermanenti. L'altra sfida è la generazione di calore che diminuisce l'efficienza. Anche la stabilità o l'alimentazione continua al sistema rappresentano una sfida. Si possono utilizzare condensatori o regolatori. Gli elettromagneti necessitano di più potenza per aumentare il campo magnetico.

Ottimizzazione delle prestazioni dei magneti

Le prestazioni dei magneti utilizzati nei robot arrampicatori possono essere ottimizzate con diversi approcci. Dovrebbero esserci dei sensori nei robot per il rilevamento del tipo di superfici in modo che venga regolata la forza magnetica adatta e l'aderenza tra pareti e robot possa essere resa più forte. L'energia rilasciata durante il processo dovrebbe essere riutilizzata per caricare la batteria. Dovrebbe essere presente anche un meccanismo di attacco di backup nel robot in modo che in caso di guasto del sistema di attacco magnetico possa funzionare. Dovrebbero essere utilizzati materiali leggeri in modo che il design possa essere compatto.

Sviluppo futuro

I robot arrampicatori possono essere resi più efficaci e perfetti per svolgere compiti come pulizia, manutenzione e sorveglianza migliorando il meccanismo di attacco magnetico. Dovrebbero essere utilizzati magneti con maggiore forza magnetica e proprietà uniche. C'è bisogno di lavorare sulla progettazione di materiale magnetico efficace per questo tipo di robot. La tecnologia magnetica ibrida in cui vengono utilizzati due o più tipi di metodi di attacco come vuoto e magnetico, elettromagnete permanente e magnete e geco può essere sviluppata e utilizzata per robot arrampicatori efficaci.

Conclusione

I robot arrampicatori sono ampiamente utilizzati per diversi tipi di applicazioni come il monitoraggio dei processi, la manutenzione di macchine e centrali elettriche, la pulizia di edifici alti e la sorveglianza di luoghi correlati alla sicurezza. I magneti hanno reso la funzione di questi robot molto efficace, affidabile ed economica. I robot con meccanismo di attacco magnetico possono essere utilizzati solo per superfici metalliche. Ulteriori ricerche e sviluppi nella progettazione di magneti possono aiutare a rendere i robot arrampicatori più efficienti e utili per gli esseri umani nello svolgimento delle mansioni in ambienti pericolosi.