Анализ условий движения мобильных устройств магнитного типа по ферромагнитной рабочей поверхности

Мобильные устройства магнитного типа применяют в технических системах обследования, диагностики, очистки и ремонта ферромагнитных рабочих поверхностей различного назначения. При передвижении таких устройств необходимо гарантировать постоянный контакт их рабочих элементов с поверхностью, а также минимальную силу сцепления, влияющую на точность и время передвижения по поверхности, на которой установлено устройство. Предложены физическая и математическая модели, которые позволяют определять геометрические условия, соотношения между силами сцепления и тяжести, обеспечивающие возможность функционирования мобильного устройства магнитного типа на наклонной поверхности. Установлен характер зависимости силы притяжения, развиваемой электромагнитом, от угла наклона ферромагнитной рабочей поверхности и коэффициента сцепления. Показано, что при увеличении коэффициента сцепления сила притяжения, развиваемая электромагнитом, нелинейно уменьшается, стремясь к некоторому пределу. Электромагнит можно не задействовывать при движении мобильного устройства магнитного типа по горизонтальной поверхности и высоком коэффициенте сцепления.

Литература

[1] Fan J., Yang C., Chen Y. et al. An underwater robot with self-adaption mechanism for cleaning steel pipes with variable diameters. Ind. Robot, 2018, vol. 45, no. 2, pp. 193–205, doi: https://doi.org/10.1108/IR-09-2017-0168

[2] Сырых Н.В., Чащухин В.Г. Роботы вертикального перемещения с контактными устройствами на основе постоянных магнитов: конструкции и принципы управления контактными устройствами. Известия РАН. Теория и системы управления, 2019, № 5, с. 163–173, doi: https://doi.org/10.1134/S0002338819050135

[3] Мунасыпов Р.А., Шахмаметьев Т.Р., Москвичев С.С. Телеуправляемая робототехническая система внутритрубной диагностики. Робототехника и техническая кибернетика, 2014, № 3, с. 73–77.

[4] Балашов В.С., Громов Б.А., Ермолов И.Л. и др. Автономный робот для очистки корпусов судов Hismar. Мехатроника, автоматизация, управление, 2009, № 9, с. 42–48.

[5] Song C., Cui W. Review of underwater ship hull cleaning technologies. J. Marine. Sci. Appl., 2020, vol. 19, no. 3, pp. 415–429, doi: https://doi.org/10.1007/s11804-020-00157-z

[6] Lee M.H., Lee K.S., Park W.C. et al. On the synthesis of an underwater ship hull cleaning robot system. Int. J. Precis. Eng. Manuf., 2012, vol. 13, no. 11, pp. 1965–1973, doi: https://doi.org/10.1007/s12541-012-0259-0

[7] Yanqiong F.E.I., Libo S. Design and analysis of modular mobile robot with magnetic wheels. WSEAS Trans. Appl. Theor. Mech., 2008, vol. 3, no. 12, pp. 902–911.

[8] Shang J., Bridge B., Sattar T. et al. Development of a climbing robot for inspection of long weld lines. Ind. Robot, 2008, vol. 35, no. 3, pp. 217–223, doi: https://doi.org/10.1108/01439910810868534

[9] Tavakoli M., CarlosViegas C., Marques L. et al. OmniClimbers: Omni-directional magnetic wheeled climbing robots for inspection of ferromagnetic structures. Rob. Auton. Syst., 2013, vol. 61, no. 9, pp. 997–1007, doi: https://doi.org/10.1016/j.robot.2013.05.005

[10] Градецкий В.Г., Князьков М.М. Состояние и перспективы развития роботов вертикального перемещения для экстремальных сред. Робототехника и техническая кибернетика, 2014, № 1, с. 9–16.

[11] Song W., Jiang H., Wang T. et al. Design of permanent magnetic wheel-type adhesion-locomotion system for water-jetting wall-climbing robot. Adv. Mech. Eng., 2018, vol. 10, no. 7, doi: https://doi.org/10.1177%2F1687814018787378

[12] Mahmood S.K., Bakhy S.H., Tawfik M.A. Magnetic-type climbing wheeled mobile robot for engineering Education. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2020, vol. 928, art. 022145, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/928/2/022145

[13] Быков Н.В., Власова Н.С., Губанов М.Ю. и др. Механизм вертикального перемещения мобильного гусеничного робота с гибридным магнитно-ленточным принципом сцепления. Мехатроника, автоматизация, управление, 2020, т. 21, № 3, с. 158–166, doi: https://doi.org/10.17587/mau.21.158-166

[14] Серебренный В.В., Лапин Д.В., Мокаева А.А. Экспериментальные исследования динамики мобильного робота с механизмом вертикального перемещения на магнитных гусеничных движителях. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2020, № 4, с. 68–75, doi: https://doi.org/10.31857/S0235711920040136

[15] Hu J., Han X., Tao Y. et al. A magnetic crawler wall-climbing robot with capacity of high payload on the convex surface. Rob. Auton. Syst., 2022, vol. 148, art. 103907, doi: https://doi.org/10.1016/j.robot.2021.103907

[16] Souto D., Faina A., Deibe A. et al. A robot for the unsupervised grit-blasting of ship hulls. Int. J. Adv. Robot. Syst., 2012, vol. 9, no. 3, doi: https://doi.org/10.5772%2F50847

[17] Kim S.H., Lee J.Y., Hashi S. et al. Oscillatory motion-based miniature magnetic walking robot actuated by a rotating magnetic field. Rob. Auton. Syst., 2012, vol. 60, no. 2, pp. 288–295, doi: https://doi.org/10.1016/j.robot.2011.11.008

[18] Корягин С.И., Великанов Н.Л., Шарков О.В. Оценка технического состояния корпусов судов с использованием мобильных устройств магнитного типа. Морские интеллектуальные технологии, 2021, т. 1, № 4–1, с. 54–58, doi: https://doi.org/10.37220/MIT.2021.54.4.031