基于Halbach的爬壁机器人永磁组件的设计与优化
沈顺喜1
陈立志1
涂德贵1
陈书冬1
郭金泉2
张立伟2
1.福建永越智能科技股份有限公司,福州 3500012.福州大学 机械工程及自动化学院,福州 350116
摘要：针对传统爬壁机器人永磁组件吸附力与重量失衡、漏磁严重及吸附效率低的问题,为提升其在钢制壁面的磁吸附性能,满足船舶、塔筒等复杂环境作业需求,开展了Halbach永磁组件的设计与优化研究.选用N40M钕铁硼与Q235钢分别作为永磁体与轭铁材料,设计了类梯形Halbach永磁组件,上侧增设轭铁以引导磁感线减小漏磁,侧边不设轭铁;基于麦克斯韦方程组与应力张力法,建立了吸附力有限元仿真模型,采用控制变量法系统分析组件长度、宽度、厚度及轭铁厚度的影响;在尺寸约束下,通过非线性规划(Method of Moving Asymptotes,MMA)算法优化参数,搭建了岛津AGX-V2型拉伸机试验台,验证了仿真结果的正确性.结果表明,优化后吸附力从3 500.6 N提升至3 755.3 N,增幅7.28%;试验与仿真曲线趋势一致,最大吸附力偏差为8.1%,验证了仿真模型的准确性,为爬壁机器人吸附系统优化提供依据.
关键词：Halbach爬壁机器人永磁组件有限元仿真结构优化
分类号：TP242.2(自动化技术及设备)
论文发表日期：2025-11-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 135-141 )
英文信息