磁吸附全向移动机器人实现方案与机械系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

现存的攀壁机器人主要有抽气负压吸附、粘性吸附和磁吸附等类型。

磁吸附爬壁机器人是特种机器人中一个比较重要的类型,它能够在垂直壁面和天棚壁面上进行作业。

作为在极限环境中作业的一种自动机械装置，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、造船等领域。

2. 课题关键问题和重难点

1、磁吸附动力学设计，在吸附状态下的移动方式选择；2、在吸附状态下的动力学转向问题，转向传动机构的选择或设计实现；3、机器人在吸附状态下的全向移动机构选择及设计，是否能够直接使用全向轮实现；4、机器人吸附状态下克服由磁力吸附产生的额外摩擦力，使运动更加容易实现，同时使转向更加灵活；5、机器人运动能耗问题分析。

3. 国内外研究现状（文献综述）

关于磁吸附机器人的动力学设计问题一直是相关机器人设计人员研究的重点。

而我们现在应用较多的其实也就是磁吸附焊接机器人[1][2]。

在很多结构化生产环境下, 如汽车、工程机械和摩托车等制造行业, 弧焊机器人已广泛应用。

4. 研究方案

1、磁路设计常见的磁路类型如图4 所示，图中,空白部分为永磁体，斜线部分为轭铁，网格部分为隔磁材料。

图a 所示的磁路由一块永磁体和两块轭铁组成，为开路；图b 所示的磁路也由一块永磁体和两块轭铁组成，属于甲型磁路；图c 所示的磁路由两块永磁体、两块轭铁和一块黄铜构成，是丁型磁路；图d 所示的磁路由两块永磁体、一块轭铁和一块黄铜组成，是乙型磁路。

图一、磁路设计分类经分析可知，乙型磁路具有以下优点: ①磁路结构靠近吸附体，产生的吸附力较大; ②与丁型磁路相比，磁块与轭铁的接触面比较小，磁路结构的磁阻较小；③磁路结构采用两块磁块，这样产生相同的磁吸附力，相对减小了单个磁块的面积，磁块的磁势损失系数较小,漏磁较小。

5. 工作计划

第1-2周 消化任务，收集、阅读相关资料和文献。

第3-4周 方案论证及可行性分析与方案细化，撰写开题报告。

第5-7周 传动系统的方案设计和运动学设计与承载能力分析与计算。