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２０２４年５月机床与液压Ｍａｙ２０２４
第５２卷第１０期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ５２Ｎｏ１０
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ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１３８８１２０２４１００２２
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文献引用：赵飞．履带式船用水下观察机器人设计与吸附分析［Ｊ］．机床与液压，２０２４，５２（１０）：１３４１４１．
Ｃｉｔｅａｓ：ＺＨＡＯＦｅｉ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｒａｃｋｅｄｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｒｏｂｏｔ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２４，５２
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（１０）：１３４１４１．
履带式船用水下观察机器人设计与吸附分析
赵飞
（镇江市高等专科学校电气与信息学院，江苏镇江２１２０２８）
摘要：为了解决船体壁面附着物及锈蚀检测不便等问题，对履带式船用水下观察机器人开展设计与吸附分析。基于设
计指标和总体结构，建立机器人运动学模型，求解机器人在直线下滑和纵向倾覆状态下单块磁体所需的理论最小吸附力。
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利用Ｍａｘｗｅｌｌ对磁体模型参数进行优化，并对履带组件上布置单块磁体、ＮＳ正反充磁２块磁体和３块磁体分别进行仿真，
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确定采用ＮＳ正反充磁布置。最后制造功能样机进行实验验证。结果表明：机器人静态不失稳主要取决于其纵向倾覆状
态，陆上行走单块磁体理论吸附力要达到２３０Ｎ，水下运动要达到１４０Ｎ；磁体模型参数确定为背板厚度３５ｍｍ、磁体厚
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度１３ｍｍ、仿真及实验船板厚度５ｍｍ；优化后单块磁体与金属壁面满足５ｍｍ以内的接触间距，相邻两块ＮＳ正反方向充
磁布置，等效单块磁体与金属壁面满足６５ｍｍ以内的接触间距；搭建样机验证了机器人设计指标的有效性，同时利用刮
泥板有效限制附着物厚度，磁体与金属壁面在接触间距内实现可靠吸附。
关键词：水下机器人；观察型；履带式；运动学；吸附力
中图分类号：ＴＰ２４１
ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｒａｃｋｅｄＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎＲｏｂｏｔ
ＺＨＡＯＦｅｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＺｈｅｎｊｉａｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＺｈｅｎｊｉａｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１２０２８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｉｎｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆａｔｔａｃｈｍｅｎｔａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｎｔｈｅｈｕｌｌｗａｌｌ，ｔｈｅｄｅ⁃
ｓｉｇｎａｎｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｔｒａｃｋｅｄｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｒｏｂｏｔｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｎｄｅｘａｎｄｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｕｃ⁃
ｔｕｒｅ，ｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｔｈ
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