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，.... 日期：2020-12-23/span> 浏览：1514 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