Origami-Inspired Pipe Inspection Robot

Abstract

Pipe inspection is essential for maintain the safety of complex pipe systems such as underground water supply networks and power plants. In this paper, we propose a Kresling-based soft pneumatic robot that can operate in these complex pipe systems. The robot consists of polyvinyl chloride-tape composite-based Kresling actuator modules. In addition to basic movements such as crawling and climbing, the robot can bend and drive in a desired direction in a T-shaped pipe. Furthermore, the proposed robot can stably operate within a pipeline diameter range of 80-170 mm by leveraging the deformation capability of the Kresling actuators. Thus, the proposed Kresling-based soft robot mitigates the challenges exhibited by previous methods in adapting to diameter changes, thereby enabling stable and effective inspection in complex pipeline environments.

지하 수도망이나 발전소와 같은 복잡한 배관 시스템에서는 안전을 위한 정기적인 배관 검사가 필수적이다. 본 논문에서는 이러한 복잡한 배관 환경에서 작동 가능한 크래슬링 오리가미(Kresling origami) 기반의 공압식 소프트 로봇(Soft robot)을 제안한다. 제안된 로봇은 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC) 및 테이프 복합재 기반의 크래슬링 액추에이터(Actuator) 모듈로 구성되어 있으며 수평이동 및 수직이동과 같은 기본적인 이동뿐만 아니라, T자형 배관 내에서 원하는 방향으로 굽힘 이동하는 것이 가능하다. 또한, 크래슬링 액추에이터의 큰 변형 능력을 활용하여 80 mm~170 mm 범위의 배관 직경 사이에서 안정적으로 작동할 수 있다. 따라서 제안된 크래슬링 기반 소프트 로봇은 기존에 해결하지 못했던 직경 변화에 대한 적응성을 확보하여, 복잡한 배관 환경에서도 안정적이고 효과적인 검사 수행이 가능함을 보여준다.