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一种新型电磁吸附式爬壁机器人的研制

洪晓玮 陈勇

洪晓玮, 陈勇. 一种新型电磁吸附式爬壁机器人的研制[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(3): 337-343. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200065
引用本文: 洪晓玮, 陈勇. 一种新型电磁吸附式爬壁机器人的研制[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(3): 337-343. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200065
HONG Xiaowei, CHEN Yong. Development of Innovative Wall-climbing Robot with Electromagnetic Absorption[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(3): 337-343. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200065
Citation: HONG Xiaowei, CHEN Yong. Development of Innovative Wall-climbing Robot with Electromagnetic Absorption[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(3): 337-343. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200065

一种新型电磁吸附式爬壁机器人的研制

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200065
基金项目: 

国家质量监督检验检疫总局项目 2017QK044

江苏省特种设备安全监督检验研究院科技项目 KJ(Y)2016019s

详细信息
    作者简介:

    洪晓玮(1995-), 硕士研究生, 研究方向为机器人技术、机电一体化, 2750215638@qq.com

    通讯作者:

    陈勇, 教授, 博士生导师, chenyongjsnj@163.com

  • 中图分类号: TP242

Development of Innovative Wall-climbing Robot with Electromagnetic Absorption

  • 摘要: 针对永磁吸附式爬壁机器人机动性与吸附性相矛盾这一问题,提出了一种电磁铁轮流通断电机构,并基于该机构设计了一种履带式爬壁机器人。为了防止机器人出现滑移、倾覆和翻转失稳状况,对机器人进行了力学分析,利用COMSOL软件对电磁铁进行磁场仿真分析,完成了电磁铁的设计及机器人整机的制作。结果表明, 机器人能够以任意姿态在不同角度壁面上爬行,验证了电磁铁轮流通断电机构的可靠性。该机器人在大型钢结构巡检等方面有较好的应用价值。
  • 图  1  爬壁机器人三维结构图

    图  2  电磁吸附单元示意图

    图  3  电磁铁轮流通断电机构示意图

    图  4  机器人向下滑移受力分析图

    图  5  机器人纵向倾覆受力分析图

    图  6  机器人横向倾覆受力分析图

    图  7  3种失稳状态下Fa随倾角θ的变化曲线

    图  8  电磁铁二维剖视图

    图  9  电磁铁磁路简图

    图  10  电磁铁有限元模型

    图  11  电磁铁网格划分

    图  12  内外磁极气隙的磁感应强度曲线图

    图  13  内外磁极气隙平均磁感应强度随a变化曲线

    图  14  电磁力仿真值与理论值对比

    图  15  爬壁机器人样机

    表  1  机器人样机实验性能参数

    参数名称 参数值
    机器人总重 6.7 kg
    机器人长宽高 338 mm×295 mm×110 mm
    爬行速度 0~5 cm/s
    可携带负载量 3 kg
    可适应壁面角度θ [-90°, 90°]
    减速步进电机扭矩 5 N·m
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2019-10-27
  • 刊出日期:  2021-03-01

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