新型罐壁检测爬行机器人的行走吸附机构设计

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1、万方数据26机械设计与制造MachineryDesign&Manufacture第1期2013年1月新型罐壁检测爬行机器人的行走吸附机构设计王吉岱，孔辉，陈广庆，闰磊(山东科技大学，山东青岛266590)摘要：在研究磁路的基础上，提出了一种新型的轮式罐壁检测爬行机器人行走吸附机构，设计了新型的永磁轮。对磁路设计的合理性进行了研究和仿真分析，选择了永磁材料，并在永磁轮的基础上设计了万向永磁轮机构；设计了爬壁机器人的驱动系统，选择了传动方式和关键驱动部件、制作了物理样机．对样机进行了负重能力测试，并进行了吸附能力和机动能力试验：样机的试验表

2、明，永磁轮磁路结构设计合理，吸附力强而且稳定，行走阻力较小，机器人工作状况良好。关键词：爬壁机器人：永磁轮：吸附；检测中图分类号：THl2；TP24文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)0l一0026—03TheWalk-AdsorptionMechanismDesignofaNewTank-Wall-ClimbingInspectionRobotWANGji—dai，KONGHui，CHENGuang-qing，YANLei(ShandongUniversityofScienceandTechnology，Shando

3、ngQingdao266590．China)Abstract：AM埘kindofwdk—adsorptionmechanismofwheeltypedtank--wall--climbinginspectionrobotwasproposedbasedOnmagneticcircuitresearch．Al'zewstylepermanentmagnetwheelwa$designedandnresearchandsimulationnn西‘s厶OntherationalityofthedesignofmagneticcircuitlD

4、tzs"lcBd毒．Thepermanentmagneticmtrterial议7(坫selectedandthedesignoftheuniversalpermanentmognetwheelmechanismollthe6f胁厶r矿’thepermanentmt瑙,'neticwheelWOSachieved．Thedrivesystemoftheclimbingrobot川f孙designedandthetransmissionway彻dthekeydrivercomponentsWO,Schosen．Thephysicalpro

5、totype埘珊max&andthetestoftheweightcapacity．theadsorptionabilityandthemobileabilityoftheprototypewereachieved．Theprototypetestshowedthatthedesignofthepermanentmagnetwheelmechanismisreasonableandtheadsorptionforceisstrongandstable．Therobothavelowwalkingresistanceandworkesin

6、goodcondition．KeyWords：Wall-ClimbingRobot；PermanentMagnetWheel；Adsorption；Inspection1引言爬壁机器人(wall—ClimbingRobots)代替人工进行危险、复杂的高空作业已成为一种趋势，越来越多的行业正在引进爬壁机器人技术进行高空高危作业。对于压力容器壁面检测机器人，永磁吸附爬壁机器人冈其吸附稳定可靠，逐渐被大量采用。目前，永磁吸附爬壁机器人多采用镶嵌有矩形永磁体的履带式行走方式和在本体腹部安装有永磁体，进行间隙吸附的轮式行走方式。其中，履带式爬壁机

7、器^质量较大，镶嵌丁．履带上的永磁体只能循环使用，磁吸附力过于分散，造成机器人转弯困难并且容易倾覆f1；对于采用间隙永磁吸附的爬壁机器人，参考文献III表明南于存在间隙，吸附力不够稳定可靠，而且间隙细小的变动会导致吸附力剧烈变化。因此，吸附高可靠性、行走高灵活性、质量轻量化成为当前爬壁机器人的发展方向。针对永磁吸附爬壁机器人的发展趋势，对罐壁检测爬行机器人的行走吸附机构进行了创新设计，机器人在具有较强吸附力的同时，能够灵活的行走与转向，以满足壁面检测的要求。2机器人行走吸附机构总体设计罐壁检测爬行机器人的行走吸附机构主要是由主动永磁轮机

8、构、万向水磁轮机构、驱动系统及底盘等组成，结构为中心对称，整体尺寸为：(400x260x242)mm。行走吸附机构的平面示意图，如图1所示。I同步带轮2底盘3．万向辅助永磁轮4．检测机构5．直流伺服电机6．