[發(fā)明專利]一種空冷器磁吸附射流式清潔機器人及其設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210526783.1
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN114800569B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙波;辛偉桐;呂昌旗;王明皓;薛瑞;曹生現(xiàn);王恭;孫天一;范思遠;沙浩;唐振浩
• 申請（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué)
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B08B5/02;B08B13/00;B62D57/024
• 代理公司: 北京盛詢知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11901
• 代理人: 馬文巧

1.一種空冷器磁吸附射流式清潔機器人的設(shè)計方法，其特征在于：該設(shè)計方法具體如下：

1)為了保證機器人的驅(qū)動底盤能夠在任意時刻都至少與空冷器的兩條基管相接觸，驅(qū)動底盤的寬度應(yīng)滿足如下關(guān)系式

L₁＞D (1)

機器人所使用的清掃風(fēng)扇的數(shù)量、直徑和風(fēng)扇固定件的厚度，有如下關(guān)系式

L＝(d+2δ)n+L₁ (2)

其中，D為翅片管間距，L為機器人輪間距，L₁為驅(qū)動底盤寬度，d為清掃風(fēng)扇直徑，δ為風(fēng)扇固定件的厚度，n為清掃風(fēng)扇數(shù)量；

2)為了保證清洗風(fēng)扇噴射的清掃氣流完全覆蓋空冷器壁面，保證清掃無死角，清掃風(fēng)扇排列設(shè)計應(yīng)滿足如下公式

其中，h₁為清掃風(fēng)扇距空冷器壁面高度，L₂為清掃風(fēng)扇間距，d為清掃風(fēng)扇直徑，β為清掃風(fēng)扇擴散角的一半；

3)依據(jù)機器人的整體質(zhì)量、清掃風(fēng)扇的推力、永磁吸附單元的吸附力、空冷器壁面的傾角、機器人與空冷器壁面之間的摩擦系數(shù)，判定機器人的吸附穩(wěn)定性，整個運算過程由下述方程組描述：

為便于機器人受力分析，設(shè)定機器人本體的重力與負載重力和為G，將G在坐標(biāo)系oxyz內(nèi)進行分解，如式(4)

由上式推得：

當(dāng)永磁吸附單元與空冷器壁面間的吸附力滿足式(6)時，可保證機器人靜止吸附在空冷器壁面時，不會產(chǎn)生向下滑移失穩(wěn)；

為防止機器人圍繞下端翻轉(zhuǎn)，永磁吸附單元的附著力必須克服由上部清掃風(fēng)扇產(chǎn)生的扭矩，如果機器人圍繞下端旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動底盤最上方觸點將被提升；在下端，扭矩平衡方程為

∑M_c＝M₁+M₂+M₃+M₄-M₅-M₆＝0 (7)

M₂＝(G·cosα)l₁ (9)

M₃＝Gh·sinα (10)

M₄＝F₁·l₂ (11)

M₅＝F₂·l₃ (12)

M₆＝N₁·l (13)

如果機器人繞下端翻轉(zhuǎn)，那么

如果機器人沒有翻轉(zhuǎn)，驅(qū)動底盤能夠附著在空冷器壁面上，那么

N₁＞0 (16)

根據(jù)上式可得

永磁吸附單元的吸附力應(yīng)滿足上式，以便機器人在操作過程中不會從空冷器壁面上翻倒；

其中，G_y、G_z分別為機器人本體的重力與負載重力G在坐標(biāo)系oxyz內(nèi)y軸方向和z軸方向的分量，α為空冷器壁面傾角，f為空冷器壁面與驅(qū)動底盤之間的最大靜摩擦力，N為空冷器壁面對驅(qū)動底盤的法向支持力，μ_s為空冷器壁面和驅(qū)動底盤之間的最大靜摩擦系數(shù)，F(xiàn)_m為永磁吸附單元提供的磁吸附力，N₁為空冷器壁面對驅(qū)動底盤最上端觸點的法向支持力，M₁是永磁吸附單元的扭矩，M₂是重力沿y軸方向扭矩，M₃是重力沿z軸方向扭矩，M₄是下部清掃風(fēng)扇的扭矩，M₅是上部清掃風(fēng)扇的扭矩，F(xiàn)_m是垂直于滑動壁面的永磁吸附單元的附著力，F(xiàn)₁是下部清掃風(fēng)扇推力對機器人的反作用力，F(xiàn)₂是上部清掃風(fēng)扇推力對機器人的反作用力，G是重力加上機器人的負載重量，l₁是底部永磁吸附單元與機器人重心沿空冷器壁面的距離，l是驅(qū)動底盤與空冷器壁面的附著距離，h是重心與空冷器壁面的垂直距離，α是空冷器壁面的傾斜角，l₂是下部清掃風(fēng)扇到底部永磁吸附單元沿y方向的距離，l₃是上部清掃風(fēng)扇與底部永磁吸附單元沿y方向的距離。