机械工程学报

作者：焦然, 陈亮, 朱珩, 陆韩欣阳, 周鹏飞, 张建华, 张晨旭

单位：1. 北京科技大学机械工程学院 北京 100083;2. 长江电力股份有限公司乌东德水力发电厂 昆明 651511;3. 北京科技大学创新创业学院 北京 100083

关键词：爬壁机器人,永磁吸附,直角过渡,稳定性分析；

基金：三峡集团科研资助项目(5223020065)。

针对现有爬壁机器人在内/外直角过渡场景中存在的运动失稳问题，提出了一种集成辅助过渡机构的刚性轮式磁吸附机器人，并研究了其多壁面运动特性与过渡方法。首先，构建静力学模型，建立直角过渡条件下的力学方程，确定了无滑移和倾覆失效的临界吸附力范围；然后，通过机器人直角过渡状态分析，揭示了内/外直角过渡过程中非连续壁面几何特征对吸附力的影响规律，推导了外直角过渡时辅助机构所需的输出力矩条件；在此基础上，设计面向内/外直角过渡的多轮组协调控制策略；最后，基于磁场仿真阐明了气隙间距与磁吸附力的函数关系，结合接触力学理论优化了永磁体的空间布局参数。研制了原理样机并开展多工况实验验证，结果表明，所设计机器人具备优异的负载能力与壁面适应性，其内/外直角过渡性能较传统轮式结构显著提升，验证了其结构设计、力学分析及控制方法的有效性。

来源：2025年第17期

《机械工程学报》期刊编辑部

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