王黎明 范圣皓 杨 磊 韩力春

（1.海军工程大学电气工程学院控制工程教研室 武汉 430032）（2.海军92351部队 三亚 572000）

1 引言

船舶除锈机器人是一种特种作业机器人，其应用前景十分广泛。其工作环境恶劣，工作时需要牢牢吸附在垂直，甚至倒置的工作表面。现有研究大多为轮式机器人，轮式机器人的通过性较差，遇到障碍物时吸附力损失严重。且由于船体表面基本都是曲面，行进时船体与机器人之间的距离不断变化，大大增加了吸附装置的不稳定性[1～8]。

为解决这一问题，设计出一种履带式永磁吸附机器人，同时将永磁吸附装置与履带相融合，行进时履带与船体表面始终保持贴合状态，在保证通过性的同时增大了吸附装置与船体的接触面，提高了吸附稳定性。磁吸附单元镶嵌在橡胶履带内部，避免了永磁体的氧化和磨损问题。本文对磁吸附单元排列方式、结构尺寸参数进行了设计选定，通过有限元仿真分析，确定其达到吸附要求。

2 磁吸附单元力学计算

履带式船舶除锈机器人通过吸附装置吸附在船体表面，如图1所示，为充分增大机器人与船体的接触面积，本文将吸附装置与履带进行结合，将一系列磁吸附单元排列在橡胶履带内部，以达到吸附的要求。工作时，磁吸附单元与船体表面之间仅有一层橡胶保护层，无空气间隙。

图1 船舶除锈机器人工作状态示意图

为使履带在镶嵌了磁吸附单元之后仍能正常转动，本文选用带有凸起的履带，如图2所示，并将磁吸附单元置于凸起处。……