机器人已经被证明是很有前途的工具，可以完成很多复杂而苛刻的维护任务。虽然工程师们已经开发出了多种有助于维护和维修基础设施的机器人，但其中许多机器人都需要插入外部电源，这限制了它们在现实世界中的应用。

最近，马克斯·普朗克智能系统研究所（Max Planck Institute for Intelligent Systems）、哈尔滨工业大学和香港科技大学（HKUST）的研究人员开发出新型无线微型机器人，可以在管道和其他管状结构中移动，而无需依赖外部电源。这种机器人可以帮助有效地解决复杂的维护问题，同时将对管道的损害降至最低。《科学机器人》（Science Robotics）杂志上发表的一篇论文介绍了这种机器人。

研究人员胡文琪表示：“无线毫米级机器人能够在流体流动的管状结构中导航，因此在核、工业和医疗应用中具有巨大的检测、维护或维修潜力。然而，由于普遍依赖外部电源，它们的工作范围和适用环境有限。”

此前提出的许多无线维修机器人比依赖电力的同类机器人更大，可以工作的时间有限且功能更少。研究人员着手开发一种无线微型机器人，其中包括一个内部电源和一个驱动单元，能够以可控方式利用其可用能量。这使其可以在管状结构内行驶更长的距离，并在不耗尽能量的情况下长时间执行日常维护任务。

胡文琪表示：“这种机器人包含三个关键部件，一个利用流体动力的流动动力模块、一个将转换后的机械能传输到机器人运动系统的双输出微型变速箱，以及用于在复杂管道中进行自适应运动的剪纸艺术软轮（kirigami soft wheels）。此次提出的流体动力管道微型机器人，在复杂的管道中为各种应用提供了可控上/下游长距离导航。”

该轮式毫米级机器人具有一个内叶轮，可以将管状结构中的流体流动转化为机械能。此外，通过施加外部磁场，其移动方向可以轻松地进行调整。胡文琪表示：“这种机器人满足了需要长距离导航的应用需求，以及在充满流动气体或液体的密闭管状结构中执行长时间任务的能力。”

研究人员对这种机器人进行了一系列初步测试，并取得了良好的结果。作为下一步研究的一部分，他们计划进一步提高机器人的能力和稳定性，以促进其未来在现实世界中的部署。

胡文琪表示：“目前，用于平衡作用在机器人身体上的流阻的锚定力，是由车轮摩擦力提供的。为了确保在高流速（>1 m/s）的管道或低摩擦表面（如输油管道）中稳定移动，简化机器人的身体以减少流阻，或在车轮表面添加微结构以增加摩擦是有效的。此外，机器人的运动状态切换受到外磁场工作距离的限制。为了解决这个问题，未来的机器人将配备车载小型电池、执行器（如形状记忆合金）、微型驱动器和通信电路，以实现远程遥控。”