吸附模塊基本結構包括一個電磁鐵、兩個驅動電機以及三個限位輪。每個驅動電機經錐齒輪帶動驅動輪從而實現模塊的運動。在驅動輪外側為編碼器,控制系統基于對驅動輪轉速的測量能夠對模塊構成反饋控制。模塊在越障過程中需要消除自身對壁面的吸附力,才能在相鄰模塊的托舉下越過障礙。為實現對吸附力的調節,模塊采用P49(直徑49mm)電磁鐵產生吸附力,其吸附力調節非常簡便,即通電時產生吸力,斷電時吸力消失。
由于電磁鐵吸附力對自身與壁面間隙和壁面厚度兩個參數比較敏感,因此對P49電磁鐵的吸附力特別進行試驗。P49電磁鐵在間隙0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm條件下,在不同厚度的A3鋼板所產生的吸附力實驗數據?梢婋S著電磁鐵與壁面間隙的增大,其吸附力迅速減小,而吸附材料厚度的增加則使電磁鐵吸力增加。當壁面厚度達到10mm時,電磁鐵的吸附力能夠達到最大值。
考慮到大橋、油罐和冷卻塔等大型建筑設置的壁面厚度一般較大,因此可以認為在實際應用中影響P49電磁鐵吸力的主要因素是其與壁面的間隙;而只有使P49電磁鐵與壁面間距盡量小,才能使其產生較大的吸附力。另一方面,電磁鐵與壁面距離較近時,又容易因壁面局部高低不平等原因使電磁鐵與壁面完全貼合。
經試驗,在此情況下電磁鐵與壁面的摩擦力較大并超出模塊驅動力,從而使模塊失去運動能力。為防止此現象的發生,電磁鐵前方和兩側均布3個限位輪,起到限制電磁鐵與壁面最小間距、防止電磁鐵與壁面完全貼合的作用。經過試驗,電磁鐵與壁面間距應維持在0.4mm左右,對應的電磁鐵吸附力約100N。由于底盤因減重需要采用尼龍材料,而電磁鐵吸力較大,因此使用ANSYSWORKBENCH對底盤進行校核。底盤最大應力約49MPa,低于尼龍的屈服強度60MPa,因此足以保證模塊的正常使用。
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