广西大学爬壁机器人二维海尔贝克磁吸附单元：气隙0.1mm吸附力121.77N，较同向磁路提升70.54%

桥梁检测

钢管混凝土拱桥爬壁机器人磁吸单元设计验证

作者：沈昊天，龙雨，魏伟，钟华，谭耿，陈召桃，李修明
单位：广西大学机械工程学院；广西路桥工程集团有限公司；广西机械工业研究院有限责任公司
期刊：《广西大学学报（自然科学版）》2026年第4期

摘要：针对钢管混凝土拱桥高空检测与维护中爬壁机器人可靠附着需求，以及传统直线型海尔贝克阵列存在的端部磁力衰减、漏磁和集成不便等问题，提出一种二维海尔贝克永磁吸附单元。

通过几何拓扑变换，将永磁电机环形闭合磁路转化为适用于履带板安装的方形吸附模块，并采用COMSOL软件建立静磁场有限元模型，对南北极同向、南北极交替和二维海尔贝克阵列3种磁路进行对比分析。

结果表明，二维海尔贝克阵列磁路在小气隙范围内具有更强的近场聚磁能力，气隙L为0.1 mm时吸附力达到121.77 N，较南北极同向磁路提高约70.54%。样机实验结果与仿真趋势一致，平均相对偏差小于14.5%。

工程核算表明，在气隙L为0.5 mm工况下，整机仍具备较高承载冗余，可满足钢管混凝土拱桥高空检测与维护作业需求。

关键词：爬壁机器人；海尔贝克磁阵列；磁吸附优化；几何拓扑变换；有限元仿真

基金资助：国家自然科学基金项目（52561010）；广西重点研发计划项目（桂科AB23026101）

---

▶ 来源：期刊VIP网（《广西大学学报（自然科学版）》2026年第4期目录）
▶ 原文标题：钢管混凝土拱桥爬壁机器人磁吸单元设计验证
▶ 原文链接：http://www.qikanvip.com/qkml/175569.html
▶ 转载时间：2026-10-05