In complex machinery like aircraft engines and oil refinery systems, pipeline inspection is an essential task for ensuring safety.

    To this end, a research team from Tsinghua University has developed a type of smart material-driven pipeline inspection robot (weight 2.2 grams, length 47 millimeters, diameter <1 centimeter) that fits into pipes with sub-centimeter diameters and different curvatures.

    Inspired by the principle of an earthworm wriggling, the researchers adopted high-power density, long-life dielectric elastomer actuators as artificial muscles and smart composite microstructure-based, high-efficiency anchoring units as transmissions.

    Fast assembling of components using magnets with an adjustable number of units, were used to fit varying pipeline geometries. The research team analyzed the dynamic characteristics of the robots by considering soft material's unique properties, like viscoelasticity and dynamic vibrations and tuned the activation voltage's frequency and phase accordingly.

    Powered by tethered cables from outside the pipe, the peristaltic pipeline robot achieved rapid motions horizontally and vertically (horizontal: 1.19 body lengths per second, vertical: 1.08 body lengths per second) in a subcentimeter-sized pipe (diameter is 9.8 millimeters).

    In addition, the robot has capacity to move in pipes with varying geometries (diameter-changing pipe, L-shaped pipe, S-shaped pipe, or spiral-shaped pipe), filled media (air or oil) and materials (glass, metal, or carbon fiber), and it successfully finished an inspection task at various speeds.

    Worm-inspired robot for centimeter-scale pipeline inspection.

    (PHOTO: SCREENSHOT)