(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210526783.1 (22)申请日 2022.05.16 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114800569 A (43)申请公布日 2022.07.29 (73)专利权人 东北电力大 学 地址 132012 吉林省吉林市长 春路169号 (72)发明人 赵波　辛伟桐　吕昌旗　王明皓　 薛瑞　曹生现　王恭　孙天一　 范思远　沙浩　唐振浩　 (74)专利代理 机构 北京盛询知识产权代理有限 公司 11901 专利代理师 马文巧 (51)Int.Cl. B25J 11/00(2006.01)B08B 5/02(2006.01) B08B 13/00(2006.01) B62D 57/024(2006.01) (56)对比文件 CN 113441501 A,2021.09.28 CN 209715782 U,2019.12.0 3 CN 109114024 A,2019.01.01 CN 106388725 A,2017.02.15 CN 102290192 A,2011.12.21 US 2020030962 A1,2020.01.3 0 王大成， 等.交流电磁场对几种金属腐蚀行 为的影响. 《腐蚀与防护》 .2018,第39卷(第3期), 213-217. 审查员 田超 (54)发明名称 一种空冷器磁吸附射流式清洁机器人及其 设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种空冷器磁吸附射流式清 洁机器人及其设计方法， 机器人包括主体连接 板， 主体连接板上安装有清扫机构、 监测机构、 驱 动机构、 吸附机构和控制机构； 清扫机构用于对 空冷器壁面进行清洁； 监测机构用于对空冷器壁 面的积灰情况进行实时、 精准地监控； 驱动机构 用于机器人在空冷器壁面上行走； 吸附机构用于 增强机器人在倾斜角度较大的空冷器壁面上行 走时的稳定性； 控制机构用于整体协调控制机器 人的工作运转。 本发明公开的一种空冷器磁吸附 射流式清洁机器人结构简单、 维护成本低， 可在 倾斜角度较大的空冷器上稳定运行， 更加智 能、 高效、 安全又 无污染。 权利要求书3页 说明书8页 附图6页 CN 114800569 B 2022.11.22 CN 114800569 B 1.一种空冷器磁吸附射流式清洁机器人的设计方法， 其特征在于： 该设计方法具体如 下： 1)为了保证机器人的驱动底盘能够在任意 时刻都至少与空冷器的两条基管相接触， 驱 动底盘的宽度应满足如下关系式 L1＞D                  (1) 机器人所使用的清扫风扇的数量、 直径和风扇固定件的厚度， 有如下关系式 L＝(d+2 δ )n+L1               (2) 其中， D为翅片管间距， L为机器人轮间距， L1为驱动底盘宽度， d为清扫 风扇直径， δ为风 扇固定件的厚度， n 为清扫风扇数量； 2)为了保证清洗风扇喷射的清扫气流完全覆盖空冷器壁面， 保证清扫无死角， 清扫风 扇排列设计 应满足如下公式 其中， h1为清扫风扇距空冷器壁面高度， L2为清扫风扇间距， d为清扫风扇直径， β 为清扫 风扇扩散角的一半； 3)依据机器人的整体质量、 清扫风扇的推力、 永磁吸附单元的吸附力、 空冷器壁面的倾 角、 机器人与空冷器壁面之 间的摩擦系数， 判定机器人的吸附稳定性， 整个运算过程由下述 方程组描述： 为便于机器人受力分析， 设定机器人本体的重力与负载重力和为G， 将G在坐标系oxyz 内进行分解， 如式(4) 由上式推得： 当永磁吸附单元与空冷器壁面间的吸附力满足式(6)时， 可保证机器人静止吸附在空 冷器壁面时， 不会产生向下滑 移失稳； 为防止机器人围绕下端翻转， 永磁吸附单元的附着力必须克服由上部清扫风扇产生的 扭矩， 如果机器人围绕下端旋转， 驱动底盘最上 方触点将被提升； 在下端， 扭矩 平衡方程 为 ∑Mc＝M1+M2+M3+M4‑M5‑M6＝0      (7) M2＝(G·cosα )l1     (9) M3＝Gh·sinα     (10) M4＝F1·l2     (11)权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114800569 B 2M5＝F2·l3    (12) M6＝N1·l       (13) 如果机器人绕下端翻转， 那么 如果机器人没有翻转， 驱动底盘能够附着在空冷器壁 面上， 那么 N1＞0       (16) 根据上式可 得 永磁吸附单元的吸附力应满足上式， 以便机器人在操作过程中不会从空冷器壁面上翻 倒； 其中， Gy、 Gz分别为机器人本体的重力与负载重力 G在坐标系oxyz内y轴 方向和z轴方向 的分量， α 为空冷器壁面倾角， f为空冷器壁面与驱动底盘之间的最大静摩擦力， N为空冷器 壁面对驱动底盘的法向支持力， μs为空冷器 壁面和驱动底盘之间的最大静摩擦系数， Fm为永 磁吸附单元提 供的磁吸附力， N1为空冷器 壁面对驱动底盘 最上端触点的法向支持力， M1是永 磁吸附单元的扭矩， M2是重力沿y轴方向扭矩， M3是重力沿z轴方向扭矩， M4是下部清扫风扇 的扭矩， M5是上部清扫风扇的扭矩， Fm是垂直于滑动壁面的永磁吸附单元的附着力， F1是下 部清扫风扇推力对机器人的反作用力， F2是上部清扫风扇推力对机器人的反作用力， G是重 力加上机器人的负载重量， l1是底部永磁吸附单元与机器人重心沿空冷器壁面的距离， l是 驱动底盘与空冷器壁面的附着距离， h是重心与空冷器壁面的垂直距离， α 是空冷器壁面的 倾斜角， l2是下部清扫风扇到底部永磁吸附单元沿y方向的距离， l3是上部清扫风扇与底部 永磁吸附单 元沿y方向的距离 。 2.根据权利要求1所述的一种空冷器磁吸附射流式清洁机器人的设计方法所设计的空 冷器磁吸附射流式清洁机器人， 包括主体连接板， 其特征在于： 所述主体连接板上安装有清 扫机构、 监测机构、 驱动机构、 吸附机构和控制机构； 所述清扫机构用于对空冷器壁 面进行清洁； 所述监测机构用于对空冷器壁 面的积灰情况进行实时、 精准 地监控； 所述驱动机构用于 机器人在空冷器壁 面上行走； 所述吸附机构用于增强机器人在倾 斜角度较大的空冷器壁 面上行走时的稳定性； 所述控制机构用于整体协调控制机器人的工作运转， 所述控制机构包括依次设置于所 述主体连接板顶端的清扫风扇驱动模块、 单片 机控制板和电机驱动模块， 所述监测机构、 所 述清扫风扇驱动模块和所述电机驱动模块均与所述单片机控制板电性连接； 所述清扫机构 与所述清扫风扇驱动模块电性连接， 所述驱动机构与所述电机驱动模块电性连接 。 3.根据权利要求2所述的一种空冷器磁吸附射流式清洁机器人， 其特征在于： 所述清扫 机构包括对称固定安装在所述主体连接板两端的风扇固定件， 所述风扇固定件内部固定安权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114800569 B 3