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走在街上，突然发现原本畅通的道路被封闭了，伴随着阵阵刺耳的电钻声，不少人曾被道路施工带来的问题所困扰。目前，我国市政供排水管道总长度已超过200万公里，形成了一个复杂的地下网络。为了维修这些深埋地下的管网，必须先封闭道路，挖开地面，一点一点排查损坏情况。然而，定位微小的病灶如同大海捞针，施工噪声和交通堵塞也带来了不少问题。

如何解决这些问题呢？

工程师们采用微型机器人进入管道内部进行“无创”诊断。这些机器人体积小巧，与遥控玩具车相当，配备了各种高科技元件，能在复杂黑暗的环境中进行检测。维修人员可以根据机器人传回的数据，迅速找到问题所在，避免盲目挖掘。

接下来，让我们跟随“地道侦察兵”深入地下，了解它们的独特工作方式。

管道机器人：灵活的“小子”

管道机器人集成了感应器、照明、摄像头、通信模块、驱动器和电池等元件。它们的“腿”设计得非常巧妙，能够应对管道中的复杂地形。这些机器人不仅能探测管道内部的情况，还能利用有限的电力和算力在复杂环境中行动自如。机器人设计灵感来源于秀丽隐杆线虫，后者仅有302个神经元细胞，但能通过感知环境变化来定位食物。同样，机器人仅需少量计算资源就能运行自动控制算法，摄像头和红外传感器负责采集外部环境信号，并进行简单分析，然后传输给内部传感器，传感器根据信号变化指挥驱动轮进行相应动作，如直行、转向和避障等。

视觉里程计：精准的方向感

随着机器人深入地下，光线逐渐变暗，依靠卫星定位变得不可行。机器人需要自行绘制地图，并确定自己的位置。通过视觉里程计技术，机器人在行进过程中拍摄一系列图像，选取具有代表性的特征点进行分析。这些特征点不仅包括几何特征，还包括像素强度较高的点。通过不同视角的图像，机器人可以计算出“深度”，即距离，从而尽可能还原现场情况。这样绘制出的管网线路图，既为机器人自身提供了导航，也为地面上的操作员提供了地形参考，使得后续维修更加精准。

超声波定位：发达的感官

机器人还利用超声波信号进行“听声辨位”。它们发出超声波信号，监听回声。超声波信号在管道缺损或堵塞处会发生反射或散射，机器人通过分析回声信号，可以识别出问题所在，例如堵塞、泄漏、裂口、腐蚀或孔洞等。此外，机器人还会在检测点附近进行多次测量，以精确定位问题位置。超声波可以从多个方向和角度探测，不受遮挡物影响，实现无损检测。除了超声波，机器人还可以使用水听器或加速度计直接测量噪声信号，从而进一步确认问题所在。

结语

微型机器人的加入，使得我们可以主动监测管网状态，早发现、早修复，避免被动式的“亡羊补牢”。零破坏的诊断大大减少了地面开挖，使我们有望摆脱烦人的噪声。除了给排水管道，这些机器人还可以应用于天然气管道、配电线路等设施。预计在未来三到四年内，这些机器人将正式投入使用，为管道行业提供宝贵的帮助。