對爬壁機器人不下滑和不傾覆兩種力學模型進行分析,研究磁吸附單元各個尺寸參數(shù)對吸附力的貢獻關系,在提高吸附力的同時減小磁吸附單元的體積。結果表明:磁吸附單元的吸附力隨著磁鐵長度增大而增大,由于乙型回路的磁力線主要集中在磁鐵的中間和兩端,隨著磁鐵長度的增大利用率降低;磁吸附單元的吸附力隨其厚度增加呈拋物線增長,當永磁鐵厚度大于寬度的0.6倍時,由于工作面內的磁感應強度趨于飽和,厚度持續(xù)增加對吸附力的貢獻減小;軛鐵板厚度和隔磁板厚度對吸附力有不同程度的影響,存在最佳尺寸;在爬壁機器人最上端設有輔助吸盤,增加抗傾覆力矩,提高爬壁機器人的越障能力。 

【文章來源】：中國石油大學學報(自然科學版). 2020,44(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

爬壁機器人結構

爬壁機器人在重力和負載的作用下,在越障的過程中,存在著發(fā)生縱向傾覆的危險,磁性履帶第一個磁吸附單元與壁面形成的吸附力為機器人提供抗傾覆力矩。為增加抗傾覆力矩和吸附性能,在機器人前端設計輔助吸盤,圖2為輔助吸盤。輔助吸盤包括輔助吸盤主體、萬向輪、越障裝置、磁吸附單元,越障裝置在爬越障礙物時可以將輔助吸盤翹起,輔助吸盤主體的兩側各有一排萬向輪,中間部分排布磁吸附單元。磁吸附單元與壁面距離為2 mm,故輔助吸盤只有萬向輪與壁面接觸,因此與壁面之間只存在很小的滾動摩擦力,有利于減小磁吸附單元的負擔,從而減小電機驅動力矩負擔。1.3 爬壁機器人靜力分析

將Gb=1 400 N,Fc=400 N及其他各參數(shù)代入式(1)和式(2),并用Maple軟件進行數(shù)值仿真,可得在不下滑模型中,兩個狀態(tài)所需磁吸附單元磁力與油罐壁面角度之間的曲線圖,如圖3所示�？芍趦煞N狀態(tài)下,壁面傾斜角為11°所需磁吸附單元吸附力最大。其在一般狀態(tài)下所需單個磁吸附單元吸附力為224 N,輔助吸盤不吸附的狀態(tài)下所需吸附力為232 N。這是由于輔助吸盤萬向輪與壁面之間為滾動摩擦,僅提供吸附力,滾動摩擦力可忽略不計,故輔助吸盤對于爬壁機器人是否保持不下滑狀態(tài)影響很小。其次對不傾覆力學模型進行分析。

【參考文獻】：
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