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施琦1,2,茅云生1,2,水金朋1,2,陈柳屹1,2,梁棋钰1,2,宋利飞1,2*()
SHI Qi1,2, MAO Yunsheng1,2 , SHUI Jinpeng1,2 , CHENG Liuyi1,2 , LIANG Qiyu1,2 , SONG Lifei1,2*()
摘要: 为提升爬壁机器人有限安装空间内的磁吸附效率、均匀磁场分布,提出一种基于Halbach的矩形闭环磁阵列吸附模块及参数优化方法,改善了直线型经典Halbach磁阵列吸附模块端部效应引起的磁力衰减、漏磁,具有易安装、磁力分布均匀的特点。通过建立考虑端部效应的磁力衰减模型,利用仿真技术研究磁路结构变化对磁场分布和梯度的影响,确定了高吸附效率的结构配置。提取整合关键结构尺寸参数,采用随机均匀采样策略和响应面法建立非线性回归预测模型,并通过粒子群算法优化结构参数,得到最优磁吸附力参数组合。研究结果表明:所构建的预测模型展现出较高的可信度和精度,其平均相对误差仅为1.2615%;经过优化设计的矩形闭环磁阵列吸附模块,其磁力性能增幅达到33.54%。为验证优化流程的有效性,进行了磁吸附模块的拉力实验以及机器人的运动越障测试,在曲面及含有焊缝障碍的壁面环境表现良好。
中图分类号: