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基于Halbach阵列的爬壁机器人磁吸附研究

作者:刘峰1,钟舜聪1,3*,伏喜斌2,陈曼1,徐宗煌1,黄学斌2 日期:2020-12-23/span> 浏览:320 查看PDF文档

基于Halbach阵列的爬壁机器人磁吸附研究*


刘峰1,钟舜聪1,3*,伏喜斌2,陈曼1,徐宗煌1,黄学斌2
(1.福州大学 机械工程及自动化学院,福建 福州 350108; 2.厦门市特种设备检测院,福建 厦门 361000;3.上海大学 机电工程及自动化学院,上海 200072)


摘要:针对永磁吸附履带式爬壁机器人吸附效率低的问题,设计了基于Halbach阵列的新型永磁吸附单元,并对其吸附特性进行了研究。采用Ansoft Maxwell软件对磁吸附单元进行了有限元模拟仿真,研究了Halbach永磁体阵列在单侧汇聚磁感线的特性,并设计了吸附力实验验证了有限元模拟的准确性;基于传统的Halbach永磁体阵列,在弱磁侧加入轭铁,有效减少了弱磁侧的磁场泄漏;采用Ansoft Maxwell软件中的参数化扫描功能,对吸附模块的关键结构尺寸进行了分析,研究了磁体阵列的宽度、高度、厚度以及轭铁的高度对吸附力和吸附效率的影响;为使吸附效率最大化,在上述分析基础上选取了最优尺寸。研究结果表明:优化后的吸附单元单位重量吸附力提升了60%,达到1 413 N/kg,磁吸附效率得到了显著提高,为爬壁机器人的设计优化提供了依据。
关键词:爬壁机器人;磁吸附;Halbach阵列;Ansoft Maxwell;有限元仿真
中图分类号:TP242           文献标识码:A        文章编号:1001-4551(2020)10-1251-06


本文引用格式:
刘峰,钟舜聪,伏喜斌,等.基于Halbach阵列的爬壁机器人磁吸附研究[J].机电工程,2020,37(10):1251-1256.
LIU Feng, ZHONG Shun-cong, FU Xi-bin, et al. Study on magnetic adsorption based on Halbach array for wall-climbing robot[J].Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2020,37(10):1251-1256.《机电工程》杂志:http://www.meem.com.cn

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