您好,欢迎访问洛阳圣瑞智能机器人有限公司网站!

在线留言

全国咨询热线

15303867768

当前位置:首页 - 新闻动态 - 技术支持

履带式爬壁机器人磁吸附单元的磁场及运动分析

时间:2019-07-10 17:40:04 点击:150 次 来源:洛阳圣瑞智能机器人有限公司
1引言
履带式磁吸附爬壁机器人是种机器人中个比较重要的类型,它能够在垂直壁面和天棚壁面上进行作业.作为高空限作业的种自动机械装置,履带式磁吸附爬壁机器人已经越来越受到人们的重视,目前主要应用于石化、建筑、消防、造船等域.
履带式磁吸附爬壁机器人采用的是双履带永磁吸附结构.在履带周上安装有数十个永磁吸附块,其中的部分紧紧地吸附在壁面上,并形成定的吸附力,通过履带(由链条和永磁块组成)使机器人贴附在壁面上.机器人在壁面上的移动靠履带来完成,移动时,履带的旋转使 后的吸附块脱离壁面,同时还使前面的个吸附块吸附于壁面,这样周而复始,就实现了机器人在壁面上的爬行。
爬壁机器人通过履带实现移动和负重承载两大功能,磁块吸附力的大小直接影响着机器人承载能力的大小.同样,吸力的精 确计算对于机器人的力学分析、运动学分析和驱动电机的选型等具有重要的意义。本文利用有限元法对磁块吸附力进行了求解,它先利用变分原理将边值问题转化为等价的变分问题,也就是泛函求值问题,然后通过剖分插值将变分问题离散化为多元函数的值问题,终归结为求解多元代数方程组。
2磁吸附单元结构及工作原理

爬壁机器人采用永磁吸附方式,它不仅克服了空气吸附力小的缺点,而且吸附力十分可靠.另外,为了使机器人在完成作业时易于脱离工作表面,在机器人的履带中设计了种结构,通过手动操作将磁铁中的磁回路切断,从而消去机器人与工件表面间的磁吸力,操作方便可靠.如图1,机器人在工作时,磁吸附块处于磁吸附状态,吸附单元与钢铁工件表面足够接近,磁通几乎完经工件闭合,气隙b中磁感应强度达到 大值,磁吸力也 大;工作结束后,将永磁体旋转90°,磁吸附块处于磁短路状态,磁通主要通过两侧铁轭闭合,气隙b中磁感应强度减为弱,磁吸力小,机器人就可以很方便地从工作表面上取下来.磁吸附块中的永磁体材料为钕铁硼系列中的Nd15Fe77B8,采用径向磁化,它具有较高的内禀矫顽力和较好的抗老化退磁性能,可以保证系统长期稳定地工作.其性能见表1

图1

表1钕铁硼性能参数

表1

3有限元模型的建立
电磁场理论是由个麦克斯韦方程组来描述的,它实际上是由4个定律组成,分别是安培环路定律、法拉电磁感应定律、高斯定律和磁通连续性定
律.因此,分析和研究电磁场就是对麦克斯韦方程组的求解和实验验证.
4ANSYS求解
机器人的平面运动包括直线运动和转向运动.在直线运动中,随着履带的连续运动,履带前方靠近:[件的磁块逐渐地被吸附于工件上,并且给予机
器人个主动力矩;同时,履带 后方吸附于工件上的磁块逐渐地脱离工件,并形成个阻力矩.在转向运动中,履带除了受到前后两个磁块的共同作用以外,工作表面每个磁块自身的滑动同样形成了机器人运动的摩擦阻力矩,并直接影响到驱动系统.因此,根据履带的运动情况,我们利用ANSYS对不同状态的磁块进行了磁场分析。
5履带平面力学分析
由于机器人的两个履带各自由个电机进行驱动,因此我们只就单个履带进行分析.
6结论
(1)本文从履带的单个磁吸附单元出发,为磁块建立了有限元模型,通过ANSYS计算求得了磁块与工件的磁吸附力,并真实地反映了磁块在工作过程中的磁场变化;
(2)通过对机器人驱动电机转矩的测定得出,在直线运动中,机器人受到本身机构内部摩擦力和前后两个磁块的共同作用;在转向运动中,外履带电机转矩增加,内履带电机转矩减小.
相关推荐

PHONE

电话:15303867768 欢迎来电咨询

PHONE

电话:0379-69862330

ADDRESS

洛阳高新技术产业开发区滨河北路96号机器人产业园E3幢

EMAIL

邮箱:info@srrobot.net

微信扫描关注洛阳圣瑞

请认真填写需求信息,我们会在24小时内与您取得联系

页面版权所有:2019 洛阳圣瑞智能机器人有限公司豫ICP备16016181号网站XML 技术支持:尚贤科技