华南理工大学学报(自然科学版)

作者：王振民, 朱彬, 迟鹏, 罗犇德

单位：华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州 510640

关键词：水下焊接机器人,永磁吸附,静力学模型

基金：国家重点研发计划项目(2023YFB3407702);国家重点研发计划项目(2023YFB3407703);国家自然科学基金项目(U23A20625);国家自然科学基金项目(U2141216);国家自然科学基金项目(52375334);广东省自然科学基金项目(2023B1515250003);广东省自然科学基金项目(2023A1515012112);深圳市科技计划项目(KJZD202309231146);深圳市科技计划项目(14029)

针对磁轮吸附式水下焊接机器人作业时出现的吸附失稳问题，该文提出了一套基于质心偏移的矢量叠加磁轮临界吸附力计算方法。该方法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，以有效解决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4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方法，该方法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，可为磁轮临界吸附力的精确计算提供理论依据；然后，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，分析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方法能有效提高水下焊接机器人的吸附稳定性，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。

来源：2025年第9期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

查看华南理工大学学报(自然科学版)杂志2025年第9期