磁吸系统的设计方法及移动平台与流程

本发明涉及移动平台，特别是涉及一种磁吸系统的设计方法及移动平台。

背景技术：

1、磁吸式移动平台包括有机身和设置于机身两侧的履带机构，履带机构的各个链节的外侧面上设置有磁块，以使得磁吸式移动平台能够通过磁块吸附在铁质壁面上，例如吸附在船舶的船舱内壁等；相关技术中，在机身底部的前侧和后侧还设置有辅助吸附用的多个辅助磁吸组件，以提高对壁面的磁吸力，从而降低坠落风险；然而由于工作环境的复杂性，磁吸式移动平台常需要从竖直壁面转移至上方的倾斜壁面，并且在转移壁面过程中，由于部分履带需要脱离壁面，因而还是具有较大的坠落风险。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种磁吸系统的设计方法，采用该方法设计的磁吸系统能够提供足够的吸力，使得移动平台不易在竖直壁面转移至其上方的倾斜壁面的过程中跌落。

2、本发明还提供了一种具有采用上述设计方法设计而成的磁吸系统的移动平台。

3、根据本发明第一方面实施例的磁吸系统的设计方法，磁吸系统应用于移动平台，移动平台还包括有机身和行走系统；行走系统包括有对称设置于机身相对两侧的两个履带机构，每一履带机构均包括有多个链节，多个链节之间首尾连接成环状；磁吸系统包括有第一磁吸模块、第二磁吸模块和第三磁吸模块，第一磁吸模块设置有多个，且多个第一磁吸模块一一对应设置于各个链节的外侧，第二磁吸模块和第三磁吸模块均设置成弧形，且分别设置于机身的前侧底部和后侧底部，第二磁吸模块所对应的圆心与两个履带机构前侧的半圆部分所对应的圆心共线，第三磁吸模块所对应的圆心与两个履带机构后侧的半圆部分所对应的圆心共线；第二磁吸模块和第三磁吸模块均设置有两个，且两个第二磁吸模块之间和两个第三磁吸模块之间均关于机身的中轴面对称设置；设定整个移动平台的重量为g1，移动平台待转移的倾斜壁面与竖直壁面之间的夹角为α，移动平台的中心线与竖直壁面之间的夹角为β，各个壁面与第一磁吸模块之间的摩擦系数为μ，第一磁吸模块对壁面的磁吸力为fc1，第二磁吸模块对壁面的磁性力为fe1，第三磁吸模块对壁面的磁性力为fe2；其中，μ大于0，α大于0度且小于90度，β大于等于0度且小于α；

4、设计方法包括：

5、在移动平台从竖直壁面转移至竖直壁面上方的倾斜壁面的过程中，以移动平台不倾覆为条件，根据力平衡和力矩平衡的关系，获取fc1、fe1、fe2和g1之间的不等式组；

6、在设计第一磁吸模块、第二磁吸模块和第三磁吸模块时，判断第一磁吸模块、第二磁吸模块和第三磁吸模块所提供的磁吸力能否满足不等式组的要求；若满足要求，则完成第一磁吸模块、第二磁吸模块和第三磁吸模块的设计；若不满足要求，则调整第一磁吸模块、第二磁吸模块和第三磁吸模块三者中至少一者的结构或者参数，直至第一磁吸模块、第二磁吸模块和第三磁吸模块所提供的磁吸力满足不等式组的要求。

7、根据本发明第一方面实施例的磁性系统的设计方法，至少具有如下有益效果：

8、本发明首先通过对移动平台从竖直壁面转移至倾斜壁面的过程进行力学分析，以获取到能够使得移动平台在转移过程中保持平稳运行而不倾覆的三个磁吸模块的磁吸力与重力之间的不等式组，从而在后续设计各个磁吸模块的过程中，能够依据不等式组的要求设计并调整各个磁吸模块的结构或者参数，进而能够使得三个磁吸模块的磁吸力均能够满足不等式组的要求，以使得采用本发明设计方法得到的磁吸系统的移动平台，在实际运行时不易在竖直壁面转移至其上方的倾斜壁面的过程中跌落，从而有利于提高移动平台的安全性。

9、根据本发明第一方面一些实施例的磁性系统的设计方法，设定履带机构的后侧半圆部分与竖直壁面的接触点为a点，履带机构的前侧半圆部分与倾斜壁面的接触点为b点，磁吸式移动平台的质心为c点，平行于磁吸式移动平台的中心线且倾斜向上的方向为x轴方向，垂直于两个履带机构的底部平面且倾斜向下的方向为y轴方向；

10、以移动平台不倾覆为条件，根据力平衡和力矩平衡的关系，获取fc1、fe1、fe2和g1之间的不等式组，包括：

11、以不绕a点倾覆为条件，获取得到不等式（1）：

12、（1）；

13、不等式（i）中，为c点至a点在y轴方向上的距离，为b点至a点在y轴方向上的距离，为c点至a点在x轴方向上的距离，为b点至a点在x轴方向上的距离。

14、根据本发明第一方面一些实施例的磁性系统的设计方法，以移动平台不倾覆为条件，根据力平衡和力矩平衡的关系，获取fc1、fe1、fe2和g1之间的不等式组，包括：

15、以不绕b点倾覆为条件，获取得到不等式（2）：

16、（2）；

17、不等式（2）中，为b点至c点在y轴方向上的距离，为b点至a点在y轴方向上的距离，为c点至b点在x轴方向上的距离，为b点至a点在x轴方向上的距离。

18、根据本发明第一方面一些实施例的磁性系统的设计方法，以移动平台不倾覆为条件，根据力平衡和力矩平衡的关系，获取fc1、fe1、fe2和g1之间的不等式组，包括：

19、以水平方向和竖直方向上受力平衡为条件，获取得到不等式（3）：

20、（3）。

21、根据本发明第一方面一些实施例的磁性系统的设计方法，以移动平台不倾覆为条件，根据力平衡和力矩平衡的关系，获取fc1、fe1、fe2和g1之间的不等式组，包括：

22、以水平方向和竖直方向上受力平衡为条件，获取得到不等式（4）：

23、（4）。

24、根据本发明第一方面一些实施例的磁性系统的设计方法，以磁吸式移动平台不倾覆为条件，根据力平衡和力矩平衡的关系，获取fc1、fe1、fe2和g1之间的不等式组，包括：

25、综合不等式（1）至（4），获取得到以下不等式组（5）：

26、（5）。

27、根据本发明第一方面一些实施例的磁性系统的设计方法，第一磁吸模块、第二磁吸模块和第三磁吸模块中的任一一者均至少包括有一块磁铁；

28、调整第一磁吸模块、第二磁吸模块和第三磁吸模块三者中至少一者的结构或者参数，包括：

29、对第一磁吸模块、第二磁吸模块和第三磁吸模块三者中的至少一者，增减磁铁的磁极面积、增减气隙面积、调整磁铁的磁场强度以及改变磁铁的充磁方式。

30、根据本发明第二方面一些实施例的移动平台，包括有磁吸系统，磁吸系统采用上述第一方面实施例的磁吸系统设计方法设计而成。

31、根据本发明第二方面一些实施例的移动平台，至少具有如下有益效果：

32、通过采用第一方面实施例的磁吸系统设计方法设计而成的磁吸系统，可以使得移动平台不易在竖直壁面转移至其上方的倾斜壁面的过程中跌落，有利于提高移动平台的安全性。

33、根据本发明第二方面一些实施例的移动平台，还包括有机身和行走机构，行走系统包括有对称设置于机身相对两侧的两个履带机构，每一履带机构均包括有多个链节，多个链节之间首尾连接成环状。

34、根据本发明第二方面一些实施例的移动平台，第一磁吸模块、第二磁吸模块和第三磁吸模块中的任一一者均至少包括有一块磁铁。

35、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。