华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (9): 86-97.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.240500
王振民 朱彬 迟鹏 罗犇德
华南理工大学 机械与汽车工程学院,广东 广州 510640
WANG Zhenmin ZHU Bin CHI Peng LUO Bende
School of Mechanical and Automotive Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China
摘要:
基于质心偏移的矢量叠加磁轮临界吸附力计算理论。该理论综合考虑了传统的滑移失效、脱落失效、倾覆失效以及极少被研究的滑转失效等多种失效模式,有效解决了传统吸附力计算精度低所导致的吸附失稳问题。首先,基于机器人底盘结构,建立了四种吸附不失稳对应的静力学模型,并结合静力学耦合关系提出了矢量叠加原理。该原理充分考虑了执行机构运动过程中质心偏移对吸附稳定性的影响,为磁轮临界吸附力的精确计算提供了理论依据。其次,基于现有水下焊接机器人的永磁吸附底盘进行实例计算,通过Matlab求解静力学结果,总结最大质心偏移的底盘在不同空间角度下的临界吸附力变化规律。最后,通过搭建实验场地测试机器人在不同作业工况下的吸附稳定性。实验结果表明,基于质心偏移的矢量叠加原理能有效提高水下焊接机器人吸附稳定性,为后续磁吸附底盘的设计和磁力优化提供了新的理论支持。