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爬壁机器人磁轮特性研究及其运动仿真

常睿  樊建春  张来斌  
【摘要】:为降低石油储罐检测的人力成本并提高石油储罐检测的自动化程度,设计了永磁吸附轮式爬壁机器人,并使用Maxwell软件对普通径向充磁磁轮(磁轮1)和两种基于Halbach阵列的磁轮(磁轮2和磁轮3)在不同转角下吸附力的变化情况进行仿真计算。计算结果表明:磁轮3吸附力随转角变化最为稳定;磁轮3的吸附力在磁隙0. 2 mm时达到最大,随后吸附力随磁隙的增加而下降,但下降速度逐渐减小,当磁隙为1. 0 mm时,磁轮吸附力为171 N。由Adams仿真结果可知:增加万向磁轮前机器人在爬越半径为4 mm的焊缝时机身发生微小偏移,在爬越8 mm焊缝时发生明显偏移;在1. 5 s的仿真时间内,增加万向磁轮前机器人质心沿X轴方向最大偏移量为8. 13 mm,增加万向磁轮后降为0. 07 mm。研究结果为后续物理样机的研制奠定了理论基础。

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