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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。
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