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作者：沈顺喜;陈立志;涂德贵;陈书冬;郭金泉;张立伟;
单位：福建永越智能科技股份有限公司;福州大学机械工程及自动化学院;
摘要：针对传统爬壁机器人永磁组件吸附力与重量失衡、漏磁严重及吸附效率低的问题，为提升其在钢制壁面的磁吸附性能，满足船舶、塔筒等复杂环境作业需求，开展了Halbach永磁组件的设计与优化研究。选用N40M钕铁硼与Q235钢分别作为永磁体与轭铁材料，设计了类梯形Halbach永磁组件，上侧增设轭铁以引导磁感线减小漏磁，侧边不设轭铁；基于麦克斯韦方程组与应力张力法，建立了吸附力有限元仿真模型，采用控制变量法系统分析组件长度、宽度、厚度及轭铁厚度的影响；在尺寸约束下，通过非线性规划（Method of Moving Asymptotes, MMA）算法优化参数，搭建了岛津AGX-V2型拉伸机试验台，验证了仿真结果的正确性。结果表明，优化后吸附力从3 500.6 N提升至3 755.3 N，增幅7.28%；试验与仿真曲线趋势一致，最大吸附力偏差为8.1%，验证了仿真模型的准确性，为爬壁机器人吸附系统优化提供依据。
关键词：Halbach;;爬壁机器人;;永磁组件;;有限元仿真;;结构优化
基金资助：福建省科技型中小企业技术创新资金项目（2024C0004）~~
