薛 珊，冯志强，徐 龙，赵运来，吕琼莹XUE Shan， FENG Zhi-qiang， XU Long， ZHAO Yun-lai， LYU Qiong-ying（长春理工大学 机电工程学院，长春 130022）

基于ANSYS的爬壁机器人永磁吸附单元研究

薛 珊，冯志强，徐 龙，赵运来，吕琼莹
XUE Shan， FENG Zhi-qiang， XU Long， ZHAO Yun-lai， LYU Qiong-ying（长春理工大学 机电工程学院，长春 130022）

针对如何提高永磁式爬壁机器人磁吸附单元吸附能力，提出了一种新型的磁吸附单元模型。运用ANSYS中的ANSOFT Maxwell模块对吸附单元模型的二维静态磁场进行了仿真分析，通过分析磁吸附单元各结构尺寸对吸附力的影响，得出水平充磁的方型永磁体改变其高度尺寸对磁吸附力的影响大于改变水平磁化尺寸的影响。对比了传统型和新型单元在尺寸结构相同的条件下，吸附力随工作气隙变化的关系，结果表明新型的磁路具有永磁利用率高、吸附力大、吸附稳定性好等优点。

永磁式；爬壁机器人；ANSOFT Maxwell；磁吸单元

0　引言

爬壁机器人因其可攀爬垂直或者陡峭的壁面工作，在国外又被称为极限作业机器人。它可代替人类在高耸危险的壁面上工作，将人类从传统的人工劳动中解救出来，在保障人身安全的同时也能提高工作效率，因此长期以来都受到学者们的重视。根据吸附方式的不同分为负压吸附爬壁机器人和磁吸附爬壁机器人。磁吸附爬壁机器人应用较广泛的吸附装置主要有电磁铁、永磁铁、可变磁极永磁体三种。磁吸附式爬壁机器人具有吸附可靠、承载能力强等特点，非常适合于大型铁磁性结构件的攀爬［1］。

磁吸附单元是磁吸式爬壁机器人的主要核心组成部分，众多国内外学者对此进行了大量的研究。……