喷砂除锈爬壁机器人磁吸附结构优化设计及整机性能试验

发布时间：2021-11-16 08:16

　　对爬壁机器人不下滑和不倾覆两种力学模型进行分析,研究磁吸附单元各个尺寸参数对吸附力的贡献关系,在提高吸附力的同时减小磁吸附单元的体积。结果表明:磁吸附单元的吸附力随着磁铁长度增大而增大,由于乙型回路的磁力线主要集中在磁铁的中间和两端,随着磁铁长度的增大利用率降低;磁吸附单元的吸附力随其厚度增加呈抛物线增长,当永磁铁厚度大于宽度的0.6倍时,由于工作面内的磁感应强度趋于饱和,厚度持续增加对吸附力的贡献减小;轭铁板厚度和隔磁板厚度对吸附力有不同程度的影响,存在最佳尺寸;在爬壁机器人最上端设有辅助吸盘,增加抗倾覆力矩,提高爬壁机器人的越障能力。 

【文章来源】：中国石油大学学报(自然科学版). 2020,44(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

爬壁机器人结构

爬壁机器人在重力和负载的作用下,在越障的过程中,存在着发生纵向倾覆的危险,磁性履带第一个磁吸附单元与壁面形成的吸附力为机器人提供抗倾覆力矩。为增加抗倾覆力矩和吸附性能,在机器人前端设计辅助吸盘,图2为辅助吸盘。辅助吸盘包括辅助吸盘主体、万向轮、越障装置、磁吸附单元,越障装置在爬越障碍物时可以将辅助吸盘翘起,辅助吸盘主体的两侧各有一排万向轮,中间部分排布磁吸附单元。磁吸附单元与壁面距离为2 mm,故辅助吸盘只有万向轮与壁面接触,因此与壁面之间只存在很小的滚动摩擦力,有利于减小磁吸附单元的负担,从而减小电机驱动力矩负担。1.3 爬壁机器人静力分析

将Gb=1 400 N,Fc=400 N及其他各参数代入式(1)和式(2),并用Maple软件进行数值仿真,可得在不下滑模型中,两个状态所需磁吸附单元磁力与油罐壁面角度之间的曲线图,如图3所示。可知在两种状态下,壁面倾斜角为11°所需磁吸附单元吸附力最大。其在一般状态下所需单个磁吸附单元吸附力为224 N,辅助吸盘不吸附的状态下所需吸附力为232 N。这是由于辅助吸盘万向轮与壁面之间为滚动摩擦,仅提供吸附力,滚动摩擦力可忽略不计,故辅助吸盘对于爬壁机器人是否保持不下滑状态影响很小。其次对不倾覆力学模型进行分析。

【参考文献】：
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本文编号：3498492