I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io ( I J RA)   Vo l.  14 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 ,   p p .   33 1 ~ 3 4 4   I SS N:  2722 - 2 5 8 6 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i jr a . v 14 i 4 . pp 33 1 - 344           331       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r a . ia esco r e. co m   Desig n and   dev el o pment of a mo d ula r ma g netic  w h eeled robo t   for o ut - pi pe insp e ction       Su g in E la nk a v i R a j endra n 1, 2 ,   K up pa n Chet t y   Ra m a na t h a n 3 H a rish   K um a G ua s eka ra n 3 Arun  K um a P ina g a pa ni 4 ,   Dina ka ra n De v a ra j 5 ,   R a my a   M a t ha na g o pa l 6   1 C e n t r e   f o r   I n d u s t r i a l   A u t o ma t i o n ,   C h e n n a i   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   C h e n n a i ,   Ta m i l   N a d u ,   I n d i a   2 C e n t r e   f o r   A u t o m a t i o n   a n d   R o b o t i c s ,   H i n d u st a n   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y   a n d   S c i e n c e ,   C h e n n a i ,   T a mi l   N a d u ,   I n d i a   3 S c h o o l   o f   M e c h a n i c a l   En g i n e e r i n g ,   S A S TR A   D e e me d   t o   b e   U n i v e r si t y ,   T h a n j a v u r ,   I n d i a   4 S c h o o l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   En g i n e e r i n g ,   S A S TR A   D e e m e d   t o   b e   U n i v e r si t y ,   T h a n j a v u r ,   I n d i a   5 H a y s t a c k   R o b o t i c s ,   C h e n n a i ,   I n d i a   6 S c h o o l   o f   C o m p u t i n g   S c i e n c e s,   A g u r c h a n d   M a n m u l l   Ja i n   C o l l e g e ,   Ta m i l   N a d u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   1 7 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Au g   6 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Au g   2 6 ,   2 0 2 5       Th is  p a p e p re se n ts  th e   d e sig n   o a   m o d u lar  m o b il e   ro b o c a p a b le  o f   c li m b in g   a n d   in s p e c ti n g   v e rti c a f e rro m a g n e ti c   p i p e u si n g   m a g n e ti c   wh e e ls.  M o b i le  ro b o ts  u se d   fo c li m b in g   fe rro m a g n e ti c   su rfa c e e m p lo y   m a g n e ti c   trac k s,  wh e e ls,  a n d   m a g n e ts  a tt a c h e d   t o   th e   r o b o t’s  b o d y .   W h e n   it   c o m e to   fe rro m a g n e ti c   p ip e s,   m a g n e ti c   w h e e ls  a n d   m a g n e ts  a t tac h e d   t o   th e   b o d y   c a n   b e   u se d .   Am o n g   th e m ,   m a g n e ti c   wh e e ls  a re   c o m m o n ly   u se d   f o in sp e c ti n g   fe rro m a g n e ti c   p i p e s.  Wh il e   c u rre n ro b o ts  a re   su it a b le  f o larg e   p ip e s,  th e y   a re   n o t   p ra c ti c a fo r   sm a ll e o n e s.  To   a d d re ss   t h is  g a p ,   a   sm a ll - siz e d   ro b o t   e q u ip p e d   with   a   m a g n e ti c   w h e e sy ste m   th a e n s u re b o th   stro n g   a tt a c h m e n a n d   sm o o th   m o v e m e n t   a lo n g   v e rti c a fe rro m a g n e ti c   s u rfa c e is  d e v e lo p e d .   Th e   r o b o t’s  m a g n e ti c   a d h e sio n   p e rfo rm a n c e   wa a n a l y z e d   t h ro u g h   sim u latio n s   u si n g   fin it e   e lem e n t   m e th o d   m a g n e ti c a n d   v a li d a te d   t h ro u g h   lab o ra to r y   e x p e rime n ts.   Th e   re su lt s h o w   a n   a v e ra g e   e rro r   o f   o n ly   8 . 2 5 %   b e twe e n   sim u latio n   a n d   re a l - wo r ld   tes ts,  c o n firmin g   t h e   sy ste m ’s  re li a b il it y   fo e x tern a l   p i p e   in s p e c ti o n .   K ey w o r d s :   Fin ite  elem en t m eth o d   m ag n etics   Ma g n etic  a d h esio n   Mo b ile  r o b o t   Per m an en m ag n ets   Pip elin I n s p ec tio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ku p p an   C h etty   R am an ath a n   Sch o o l o f   Me c h an ical  E n g in e er in g ,   SASTR Dee m ed   to   b e   Un iv er s ity   T h an jav u r ,   T am il Na d u ,   6 1 3 4 0 1 ,   I n d ia   E m ail:  k u p p a n ch etty @ m ec h . s astra . ed u       1.   I NT RO D UCT I O N   Pip elin in s p ec tio n   r o b o ts   h a v r ec eiv ed   a b u n d an atten tio n   in   th in d u s tr ial  s ec to r   as  r esu lt  o f   r ec en tech n o lo g ical  ad v an ce s .   T h is   is   d u to   th eir   wid u s e   in   m ain ten an ce   an d   in s p ec tio n   ap p licatio n s   lik e   d etec tin g   cr ac k s ,   co r r o s io n ,   an d   ag ein g .   Sin ce   it  is   d an g er o u s   f o r   h u m an s   to   clim b   h ig h - altitu d p i p es,   p ip elin in s p ec tio n   r o b o ts   ar u s ed   to   d o   th eir   jo b s .   Pip elin in s p ec tio n s   ar d o n in   two   way s o n is   in - p ip e   in s p ec tio n   [ 1 ] [ 2 ] ,   an d   th o t h er   is   out - p ip i n s p ec tio n   [ 3 ] [ 4 ] .   T h e   in - p ip e   r o b o ts   h av s e en   d ev elo p m en ts   in   th p ast  d ec ad e,   a n d   th ei r   m o b ilit y   in s id th p ip elin was  s tu d ied   in   [ 5 ] [ 7 ] .   T h f lo i n s id th p ip elin es   s h o u ld   b s to p p ed   to   d ep lo y   in - p ip in s p ec tio n   r o b o ts .   T h er ef o r e,   in d u s tr ies  p r ef er   out - p ip in s p ec tio n   r o b o ts   b ec au s it  d o es  n o t   n ee d   to   s to p   th f lo in   p ip elin es   [ 8 ] .   I n d u s tr ies  h av p i p elin es  in   h ig h - altitu d p lace s   an d   r eq u ir r o b o ts   th at  ca n   clim b   v er tical  p ip es.  Ver tical  m o tio n   h as  d if f er en ty p es  o f   ad h esio n   s y s tem s ,   wh ich   ar d iv id e d   in to   f iv d if f er e n ty p es  [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   Ad h esio n   m eth o d s   co n s is o f   b io m etr ic   [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] ,   v ac u u m   s u ctio n   [ 1 3 ] ,   r ail - g u id ed   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] ,   g r ip p in g   [ 1 6 ] ,   an d   m ag n etic  [ 1 7 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   14 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   33 1 - 3 4 4   332   T h b io m etr ic  ad h esio n   in   [ 1 8 ]   co n s is ts   o f   g ec k o s   th at  p r o v id th n ec ess ar y   s tick in es s .   I u s e s   m icr o   h air   p atch es  to   s tick   to   s u r f ac es.  Vac u u m   s u ctio n   u s e s   p r ess u r d if f er e n ce   with   th e   h elp   o f   s u ctio n   c u p s   to   p r o v i d th r eq u ir ed   a d h esio n   f o r ce   [ 1 3 ] ,   [ 1 9 ] .   I is   th e   m o s co m m o n ly   u s ed   ty p o f   ad h esio n   am o n g   o th er s   an d   is   n o lim ited   to   a   p ar ticu lar   s u r f ac e .   I t   ca n   b u s ed   o n   g lass ,   tiles ,   s teel,   an d   co n cr ete  s u r f ac es.  T h e   r ail - g u id ed   a d h esio n   [ 1 5 ]   u s es  r ails   to   g ain   th n ec ess ar y   tr ac tio n   f o r   m o v i n g   th r o b o v er tically .   T h r ails   h elp   th r o b o h o ld   o n to   th s u r f ac an d   s lid alo n g   it,  p r e v en tin g   th r o b o f r o m   f allin g .   I n   u n ev e n   s u r f ac es  an d   s o p h is ticated   en v ir o n m e n ts ,   th g r i p p in g   ty p e   is   m o s s u itab le  f o r   p r o v id in g   th n ec ess ar y   ad h esio n .   R o b o ts   u s in g   th e   g r ip   m ec h a n is m   ar co m m o n ly   u s ed   in   p la ce s   wh er f o r ce   m o n ito r in g   is   r eq u ir e d   [ 1 6 ] .   T h e   lim itatio n   o f   v ac u u m - ty p ad h esio n   is   th at  it  ca n   o n l y   p r o v id th n ec ess ar y   a d h esio n   o n   s m o o th   s u r f ac es.   T h lim itatio n   o f   th g r ip p i n g   ty p an d   r ail  ty p is   th at  it  is   r estricte d   to   p ar ticu lar   r eg i o n   b u h av e   h i g h   p ay lo ad   ca r r y in g   ca p ac ity ,   an d   th b io m etr ic  ty p h as a   v er y   lo p ay lo ad   ca r r y i n g   ca p ac ity   [ 9 ] .   Fer r o m ag n etic  p i p es a r wid ely   u s ed   in   th p etr o leu m ,   e n er g y ,   an d   c h em ical  in d u s tr ies  [ 2 0 ] .   Ver tical   m o tio n   in   f er r o u s   s u r f ac es   p l ay s   an   im p o r ta n r o le  in   d esi g n in g   an d   d e v elo p in g   a   p i p elin in s p ec tio n   r o b o t   [ 9 ] .   Ma g n etic  ad h esio n ,   ty p ic ally   u s in g   p er m a n en m ag n ets  as  wh ee ls ,   tr ac k s ,   o r   b o d y   at tach m en ts ,   en ab les  v er tical  m o b ilit y .   T h is   m eth o d   o f f er s   ad v a n tag es  s u ch   as  h ig h   p ay lo a d   ca p ac ity ,   p o wer - f r ee   o p er atio n ,   an d   s af ety   d u r in g   p o wer   lo s s .   Am o n g   v a r io u s   ad h esio n   m eth o d s ,   m ag n etic  wh ee ls   ar p r ef er r e d ,   as b o d y - m o u n te d   m ag n ets ca n   in d u ce   s ig n if ican t stru ctu r al  s tr ess   [ 1 7 ] [ 2 1 ] .   O ut - p ip r o b o ts   u s a   g r i p p in g   m ec h a n is m ,   o r   t h r o b o ts   a r m ad e   b ig g er   t h an   th o u ter   d iam eter   o f   th p ip e,   an d   t h u s   th e   s ize  o f   th e   r o b o i n cr ea s es  as  th e   p ip elin cir c u m f er e n ce   in c r ea s es   [ 3 ] [ 4 ] [ 2 2 ] E n o r m o u s   r esear ch   is   d o n e   o n   m ag n etic  wh ee led   r o b o ts   o n   co n ca v e   s u r f ac es  [ 2 3 ] ,   an d   t h ey   ar e   u s ed   f o r   in - p ip in s p ec tio n .   Ho wev er ,   th e   r esear ch   o n   m ag n etic  wh ee le d   r o b o ts   o n   co n v ex   s u r f ac es  ( o ut - p ip r o b o ts )   is   lim ited .   T h er e f o r e,   in   th is   wo r k ,   th e   f o c u s   is   o n   d e v elo p in g   a   co m p ac t   r o b o t   th at  ca n   m a n e u v er   o v er   o u t - p ip es   ( co n v e x   s u r f ac es).   T h is   p ap er   p r esen ts   th d esig n ,   s im u latio n ,   an d   f ab r icatio n   o f   c ilam p i,  m o d u lar   m ag n eti wh ee led   r o b o t   f o r   clim b in g   v e r tical  f er r o m ag n etic  p ip es  with   d ia m eter s   2 0 0   m m .   T h e   r o b o t’ s   wh ee m ec h an is m   en s u r es  co n tin u o u s   c o n tact  with   th p i p s u r f ac e ,   ad a p t in g   to   v ar y in g   cu r v atu r es.  C ilam p ca n   ascen d   v er tically   o r   f o llo a   h elica p ath   f o r   en h a n ce d   m an eu v er a b ilit y .   Ma g n etic   ad h esio n   f o r c is   an aly ze d   u s in g   f in ite  elem en t m eth o d   m ag n etics   ( FEM M )   s im u latio n s   an d   v alid ated   ex p er im e n tally .   T h r o b o t is p o wer e d   b y   2 2 0 0   m Ah   1 L iPo   b atter y ,   o f f er in g   u p   to   4 4   m in u tes  o f   o p er atio n   in   lab   s ettin g s .   T h is   wo r k   ad d r ess es  lim itatio n s   in   ex is tin g   ex ter n al   p ip elin in s p ec tio n   tec h n o l o g ies.       2.   M AG NE T I ADH E SI O U SI NG   F E M M   T h m ag n etic  ad h esio n   f o r ce   is   d eter m in ed   u s in g   FEM s o f twar e.   I is   u s ed   f o r   s o lv in g   m ag n etic   f ield   p r o b lem s   [ 2 4 ] .   T h p r o ce s s   in v o lv es  m o d ellin g   t h g eo m etr y   o f   th e   m ag n et  with   p r o p er   d im en s io n s .   T h b o u n d ar y   co n d itio n s   a n d   th m ater ial  p r o p er ties   ar e   ass ig n ed   t o   t h r esp ec tiv e   s y s tem s .   T h en   tr ian g u lar   m esh   is   u s ed   f o r   co m p u tatio n al  ac cu r ac y ,   an d   u s in g   th FEM s o lv er ,   m ag n etic  ad h esio n   ca n   b f o u n d .   T h e   v is u aliza tio n   o f   f lu x   d e n s ity   an d   th r esu lt in ter p r etatio n   ca n   b d o n u s in g   t h p o s t - p r o ce s s in g   to o ls .     2 . 1   Select io n o f   ring   m a g net s   T h r in g   m ag n et  ad h esio n   is   b ased   o n   th m a g n ets’  s ize,   q u ality ,   a n d   q u an tity .   T h r in g   ty p e   p er m an en t   m ag n et  ( PM )   is   m a d f r o m   n e o d y m iu m - ir o n - b o r o n   ( Nd FeB )   a n d   is   a   p o wer f u l p er m an en t   m ag n et,   th n am o f   wh ic h   b eg in s   wit h   “N”   f o llo wed   b y   two   n u m b er s .   T h “N”   r ep r esen ts   Neo d y m iu m ,   an d   th two   n u m b er s   in d icate   th m a x im u m   en er g y   p r o d u ct  in   Me g a Gau s s - Oer s ted   ( MG Oe ) .   T h N5 2   g r ad m a g n et  p r o v id es  th b est  ad h esio n ,   b u its   m ar k et  av ailab ilit y   is   l im i ted .   So ,   th N3 5   g r ad was  ch o s en   f o r   th is   s tu d y   d u to   its   av ailab ilit y   in   th m ar k et.   T o   d eter m in th m o s s u itab le  d im en s io n   o f   r in g   PM,   s im u latio n s   an d   an aly s is   ar p er f o r m e d   o n   r in g   m ag n ets  with   d if f e r en i n n er   d iam eter s   ( I D) ,   th ick n e s s es,  an d   s tan d - o f f   d is tan ce s .     2 . 2 .   M o del  cr ea t io n a nd   ma t er ia l selec t io n   T h FEM s o f twar e’ s   b u ilt - in   to o ls   ar u tili s ed   to   d r aw   2 d iag r am   o f   th r in g   m ag n et  an d   s u r f ac e.   T h m o d el  is   th en   s u r r o u n d ed   b y   cir cle,   wh ich   ac ts   a s   th b o u n d ar y .   T h b o u n d a r y   s er v es  as  a   g eo m etr ic  b o u n d ar y   f o r   th e   an aly s is   d o m ain ,   s ep ar atin g   th e   r eg io n   o f   in te r est  f r o m   th s u r r o u n d in g   s p ac e.   T o   av o id   d ir ec co n tact  b etwe en   th m ag n et  an d   th s u r f ac e,   it  is   n ec es s ar y   to   m ain tain   s tan d - o f f   d is tan ce   ( SOD)   o f   at  least  0 . 5   mm  [ 2 5 ] .   I f   th m ag n et  co m es  in to   co n tact  with   th s u r f ac e,   it  will   i m p ed th wh ee l’ s   m o v em en t,   m ak in g   it n ec ess ar y   to   m ain tain   a   d is tan ce   to   allo f o r   p r o p er   f u n ctio n in g .   T h m ater ial  f o r   ea ch   co m p o n en is   s elec ted   af ter   th m o d el  is   cr ea ted .   T h m ater ials   co n s is o f   a   f er r o m a g n etic  p i p m a d o f   1 0 2 0   ca r b o n   s teel,   r o b o ch ass is   an d   m o to r   m o u n m a d o f   p o ly lactic  ac id   ( PLA)   [ 2 6 ] ,   m ag n etic  wh ee m ad o f   Alu m in iu m   6 0 6 1   an d   Neo d y m iu m   N3 5   m a g n et.   T h m ater ial  p r o p er ties   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       Desig n   a n d   d ev elo p men o f a   mo d u la r   ma g n etic  w h ee led   r o b o t fo r   o u t - p ip … ( S u g in   E la n ka vi  R a jen d r a n )   333   th ese  m ater ials   ar s elec ted   f r o m   th b u ilt - in   lib r ar y   in   FE MM   s o f twar e.   T h m ater ial  s elec ted   f o r   th r o b o ch ass is   an d   th m o to r   m o u n t i s   p o ly lactic  ac id   ( PLA) .   T h e y   ar co m m o n ly   u s ed   i n   3 p r in tin g   tech n o l o g y   f o r   f ab r icatin g   co m p o n e n ts   h av in g   less   weig h t.   T h is   m ater ial   is   s elec ted   f o r   th e   r o b o to   d ec r ea s its   weig h t,   wh ich   r ed u ce s   th e   p ay l o ad   o f   th r o b o t.   As  m en tio n e d   ea r lier ,   th e   N3 5   is   s elec ted   as  th e   m ater ial  f o r   th e   r in g   m ag n et.   T h e   m ater ial  f o r   th f er r o m a g n etic  wall  h as  b e en   s elec ted   as  1 0 2 0   s teel,   a   co m m o n l y   u tili s ed   m ater ial  with in   v ar io u s   in d u s tr ies.  W an g   an d   Kaw am u r a   [ 2 7 ]   h av s h o wn   th at  s u r f ac e’ s   th ick n ess   s ig n if ican tly   im p ac ts   its   m ag n etic  ad h esio n   p r o p er ties ,   with   th ick er   s u r f ac es r esu ltin g   i n   s tr o n g er   ad h esio n .     I n   th is   s im u latio n ,   th s u r f ac th ick n ess   is   s et   to   m in im u m   o f   2 m m   to   ev al u ate  th m ax im u m   m ag n etic  ad h esio n   f o r ce   ac h i ev ab le.   T h r in g   m a g n et  is   m o d eled   u s in g   1 0 2 0   s teel  p r o p e r ties   [ 2 4 ] ,   an d   air   is   ass ig n ed   to   th g ap   r eg io n s .   Fig u r 1   illu s tr ates  th f u ll  m o d el  with   m ater ial  ass ig n m en ts .   f in tr ian g u lar   m esh   with   s ize  o f   0 . 1 m m   is   u s ed   to   ca p tu r g e o m etr ic  d etails  ac cu r ately ,   en s u r in g   p r ec is f iel d   r ep r esen tatio n .           Fig u r 1 .   T h en tire   m o d el  wit h   th d esig n ated   m ater ials       2 . 3 .   M a g net ic  a dh esio n f o rc e   f o v a ry ing   co nfig ura t io ns   o f   ring   m a g net s   a s   well  a s   SO D   T h m ag n etic  ad h esio n   f o r ce   f o r   d if f e r en th ick n ess es  o f   th r in g   m ag n et  ( R M) ,   ID   o f   t h R M,   wal l   th ick n ess es,  an d   s tan d - o f f   d is tan ce s   is   co m p u ted   u s in g   th m eth o d   d escr ib ed   ab o v e.   Fig u r 2   s h o ws  m ag n eti c   ad h esio n   f o r   v ar y in g   co n f ig u r atio n s   o f   r in g   m a g n ets.  Simu l atio n   s tu d ies  ar e   co n d u cte d   to   ass es s   th m ag n etic  ad h esio n   o f   r in g   m a g n ets  with   in ter n al  d iam eter s   b elo 3 0   m m   an d   th ick n ess es  b elo 1 5   m m ,   wh ich   ar th m ax im u m   s izes  av ailab le  in   th m ar k et.   T h o u ter   d iam ete r   o f   th r in g   m a g n et,   s et  at  co n s tan v alu o f   5 0   m m ,   r ep r esen ts   th m ax im u m   o u ter   d iam eter   a v ailab le  in   t h m ar k et.   T h r in g   m ag n ets  ar p o s itio n ed   at  d is tan ce   o f   0 . 5   m m   f r o m   th s u r f ac e,   with   c o n s tan s u r f a ce   th ick n ess   o f   2   m m .   T h ese  p ar am eter s   ar e   k e p t   u n ch an g ed   th r o u g h o u t th s im u latio n s .           Fig u r 2 .   Ma g n etic  ad h esio n   f o r ce   f o r   v ar y in g   c o n f ig u r atio n s   o f   R M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   14 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   33 1 - 3 4 4   334   I t   i s   e v i d e n t   f r o m   Fi g u r e   2   th a t   t h e   m a g n e ti c   a d h e s i o n   f o r c e   i n c r e as e s   w it h   m a g n e t   t h ick n e s s   a n d   d e c r e a s es   w i t h   l a r g e r   ID .   T h h i g h e s f o r c e   ( 6 2 . 7 2 N )   i s   a ch i e v e d   u s i n g   a   r i n g   m a g n e t   wi t h   1 0 m m   ID   a n d   1 5 m m   t h i c k n e s s ,   m a k i n g   i t h e   o p t i m a c h o i c f o r   f u r t h e r   s im u l a t i o n s .   T o   o p t i m i z e   p e r f o r m a n c e ,   s i m u l a ti o n s   a r e   c o n d u c t e d   t o   s t u d y   t h e   e f f ec t   o f   s ta n d - o f f   d i s t a n c e   ( S O D )   o n   a d h e s i o n ,   v a r y i n g   S O f r o m   0 . 5 m m   t o   1 0 m m .   T h e   s e l e c te d   m a g n e t   h a s   d i m e n s i o n s :   1 0 m m   ( I D ) ,   5 0 m m   ( O D ) ,   a n d   1 5 m m   ( t h i c k n e s s ) ,   w i t h   a   f i x e d   w a l t h i c k n e s s   o f   2 m m .   R es u lt s   a r s h o w n   i n   F i g u r e   3 .   T h e   s i m u la t i o n   r e s u lt s   f r o m   F i g u r e   3   d em o n s t r a t e   t h a t   as   t h S t a n d - o f f   D is t a n c i n c r e as e s ,   th e   m a g n e t i c   a d h es i o n   f o r c e   o f   t h e   r i n g   m a g n e t   d e c r ea s es .   T h e   h i g h e s t   m a g n et i a d h e s i o n   f o r c e   o f   6 2 . 7 2   N   i s   o b t a i n e d   w h e n   t h e   S t a n d - o f f   D is ta n c e   i s   at   i ts   m i n i m u m   v al u e   o f   0 . 5   m m .           Fig u r 3 .   Ma g n etic  ad h esio n   f o r ce   f o r   v ar y in g   SOD       2 . 4 .   M a g net ic  a dh esio n f o rc e   o f   ring   ma g net   f o v a ry ing   wa ll t hick nes s   T h is   s im u latio n   s tu d y   aim s   to   d eter m in t h wall  t h ick n es s   at  wh ich   th e   ad h esio n   f o r ce   s atu r ates.  T h ad h esio n   f o r ce   is   ca lcu lated   f o r   th wall  th ick n ess   f r o m   1   m m   to   1 5   m m ,   with   th s ele cted   r in g   m ag n et  o f   I o f   1 0   m m ,   o u ter   d iam eter   ( OD)   o f   5 0   m m ,   th ick n ess   o f   1 5   m m   d im en s io n s   an d   with   SOD  o f   0 . 5   m m .   Fig u r 4   s h o ws th m a g n etic  a d h esio n   f o r ce   o f   th r in g   m ag n et  f o r   v ar y in g   wall  th ick n ess es.                 Fig u r 4 .   Ma g n etic  ad h esio n   f o r ce   o f   r in g   m ag n et  f o r   v ar y in g   wall  th ick n ess       I is   ev id en f r o m   th r esu lt  th at  b ey o n d   wall  th ick n ess   o f   8   m m ,   th m ag n etic  ad h e s io n   f o r ce   n ea r ly   s atu r ates  at  v alu o f   1 3 2   N.   I also   clea r ly   s h o ws  t h at,   b ased   o n   th s elec ted   m ag n et,   th ad h esio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       Desig n   a n d   d ev elo p men o f a   mo d u la r   ma g n etic  w h ee led   r o b o t fo r   o u t - p ip … ( S u g in   E la n ka vi  R a jen d r a n )   335   f o r ce   is   esti m ated   to   b 6 2 . 7 2   wh en   it  is   m ad to   clim b   th wall  with   th ick n ess   o f   2   m m .   I is   well  estab lis h ed   th at  th m ag n etic  ad h esio n   f o r ce   in cr ea s es  as  th wall  th ick n ess   in cr ea s es  u n til  it  r ea ch es  p o in wh er th e   d r asti i n cr ea s in   m ag n etic  a d h esio n   f o r ce   ce ase s .   Fig u r 4   also   p r o v id es  a   r el atio n s h ip   wh er e   th e   n ec ess ar y   wall  th ick n ess   ca n   b ch o s en   b ased   o n   th r e q u ir ed   ad h esio n   f o r   th e   m ag n et  wi th   an   I o f   1 0   m m ,   OD  o f   5 0   m m ,   th ick n ess   o f   1 5   m m   an d   SOD  o f   0 . 5   m m .       3.   F E M M   SI M U L A T I O AN DE S I G O F   M AG NE T I WH E E L   F O CI L A M P I   m ag n etic  wh ee l f o r   th r o b o t is d es ig n ed   to   ca r r y   p ay lo a d   o f   1 . 5   k g   wh ile  h o l d in g   th p er m an en t   m ag n et.   r o b o with   p a y lo ad   ca p ac ity   o f   1 . 5   k g   is   u s ef u f o r   ca r r y in g   s m all  p ar ts ,   to o ls ,   o r   co m p o n en ts .   T h s elec ted   r in g   m ag n et  ( N 3 5 )   h as  th ick n ess   o f   1 5   m m .   Ho wev er ,   d u t o   m ar k et  av ailab ilit y ,   r in g   m ag n et  with   an   Ou ter   Diam et er   ( OD)   o f   5 0   m m ,   an   I o f   1 0   m m ,   an d   th ic k n ess   o f   1 2 . 5   m m   is   s elec ted   f o r   th d esig n .   T h e   s elec ted   SOD  is   0 . 5   m m ,   a n d   b ased   o n   t h ese  v alu es,  th m ag n etic  wh ee is   d esig n ed   s o   th at  th m ag n et  will  alwa y s   h av s tan d - o f f   d is tan ce   o f   0 . 5   m m   wh en   it  is   in   co n tact  with   th s u r f ac e,   as  s h o wn   in   Fig u r 5 .   T h m ag n etic  wh e el  th at  h as  b ee n   d esig n e d   is   co m p o s ed   o f   two   m o d u les  wh ich   f o r m   th wh ee an d   estab lis h   th SO D.   Alu m in iu m   6 0 6 1   is   u s ed   to   h o ld   th r in g   m ag n et  d u to   its   lig h tweig h t stre n g th   an d   ab ilit y   to   f ac ilit ate  th h an d lin g   o f   th p er m an e n m ag n et.   Alu m in i u m   6 0 6 1   o f f e r s   an   ad v an tag e   o v er   f e r r o m a g n etic   m ater ials   as  it   ea s es  th p lace m en an d   d etac h m en o f   th m ag n ets  f r o m   th wh ee l.  Fig u r 6   s h o ws  th s o lid   m o d el  o f   t h m a g n etic  w h ee f o r   cilam p i   in   an   ex p l o d ed   v ie w.   T h e   c ilam p r o b o t   is   d esig n ed   with   f lex ib ilit y   in   m in d ,   ab le  to   ca r r y   eith er   ca m er f o r   v is u al  in s p ec tio n s   o r   an   u ltra s o n ic  p r o b f o r   ch ec k in g   s tr u ctu r al   in teg r ity .   W h ile  it  ca n   o n ly   ca r r y   o n s en s o r   at  tim e,   its   m o d u lar   s etu p   allo ws  f o r   ea s y   s wap p in g   d e p en d i n g   o n   th task   at  h a n d .   T h is   m ak es  th r o b o a d ap tab le,   wh et h e r   y o u ' r u s in g   it  f o r   v is u al  in s p ec tio n s   o f   p i p elin s u r f ac es o r   u ltra s o n ic  test in g   t o   d etec t c r ac k s   an d   co r r o s io n .           Fig u r 5 .   Ma g n etic  wh ee l d im en s io n s           Fig u r 6 .   E x p lo d ed   v iew  o f   th m ag n etic  wh ee l f o r   c ilam p i       FEM s im u latio n   was  co n d u cted   to   d eter m i n th e   m ag n etic  ad h esio n   f o r ce   p r o d u ce d   b y   th e   r in g   m ag n et  ag ain s f er r o m ag n e tic  s u r f ac e.   T wo   r in g   m ag n ets  wer p lace d   0 . 5   m m   f r o m   th f er r o m a g n etic   s u r f ac e,   h av i n g   th ic k n ess   o f   2   m m   a n d   a n   o u ter   d iam et er   o f   4 0 0   m m .   Fig u r e   7   s h o ws  th m o d el  an d   m ater ial  ass ig n m en f o r   two   m ag n etic  wh ee ls   p lace d   o n   t h f er r o m ag n etic  s u r f ac e.   T h s im u latio n   r esu lts   s h o th at  u s in g   m u ltip le  m ag n ets  ca n   b m o r ef f ec tiv i n   g en er atin g   s tr o n g er   m ag n etic  ad h esio n   f o r ce   co m p ar ed   to   u s in g   s in g le   m ag n et.   T h m a g n etic  a d h esio n   f o r ce   g e n er ated   b y   two   m ag n ets  is   8 8 . 3 9   N   ( 9   Kg ) .   Fig u r 8   s h o ws th r esu lt s   o f   th s im u latio n   s tu d ies.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   14 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   33 1 - 3 4 4   336     Fig u r 7 .   FEM Mo d el  o f   tw o   m ag n etic  wh ee ls   ag ain s t th f er r o m a g n etic  s u r f ac e         Fig u r 8 .   Flu x   d is tr ib u tio n   o f   t wo   m ag n ets       4.   DE S I G O F   CIL A M P I   Pre v io u s   s tu d ies  [ 6 ] [ 8 ]   s h o th at  p i p elin in s p ec tio n   r o b o ts   ar e   u s u ally   d esig n ed   to   m atch   th p ip e' s   cir cu m f er en ce ,   wh ich   m ak es  th em   lar g er .   As  th e   p ip d iam eter   in cr ea s es,  th e   r o b o s ize  also   in cr ea s es.  T o   s o lv th is   p r o b lem ,   co m p ac r o b o is   n ee d ed   th at  ca n   ad ju s to   d if f er en p ip elin d iam eter s   with o u ch an g in g   its   s ize.   T h p r o to ty p o f   th is   r o b o was  d esig n ed   an d   m o d eled   in   So lid W o r k s .   T h g o al  was  to   cr ea te  s m all,   lig h tweig h o u t - p ip in s p ec tio n   r o b o with   m ag n etic  wh ee ls .   T h is   r o b o t   ca n   clim b   v er tical  p ip es  wh ile  ca r r y in g   its   o wn   weig h an d   ex tr lo a d   if   n ee d ed .   T h m ain   p ar ts   o f   th r o b o ar th ch ass is ,   m o to r   m o u n tin g   b r ac k et,   m o t o r ,   an d   m a g n etic  wh ee ls ,   as  s h o wn   in   Fig u r 9 .   T h r o b o t’ s   d esig n   is   ce n ter ed   ar o u n d   its   ch ass is ,   wh ich   is   th m ain   b o d y .   T h ch ass is   h o ld s   th m o to r   m o u n tin g   b r ac k et,   m o to r ,   an d   m ag n etic  wh ee ls   s ec u r ely   in   p lace .   C ilam p is   d if f er en ti al  d r iv e   r o b o with   two   wh ee ls   th at  ar n o in   a   s tr aig h lin ( n o n - co - lin ea r ) .   T h wh ee ls   a r p lace d   wit h   s m all  s h if i n   b o th   later al  an d   l o n g itu d in al  d ir ec tio n s .   T h is   h el p s   th r o b o m o v e   b etter   a n d   a d ju s to   t h cu r v ed   p ip elin s u r f ac e.   T h f o llo win g   ar e   th e   ass u m p tio n s   an d   p ar am eter s   u s ed   in   d esig n   an d   s im u latio n T h p ip is   cy lin d r ical  with   m in im u m   o u ter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       Desig n   a n d   d ev elo p men o f a   mo d u la r   ma g n etic  w h ee led   r o b o t fo r   o u t - p ip … ( S u g in   E la n ka vi  R a jen d r a n )   337   d iam eter   o f   2 0 0   m m ,   th c o ef f icien o f   f r ictio n   b etwe en   Al u m in iu m   a n d   Mild   s teel  is   0 . 6 1 ,   Ma g n et  is   p lace d   at  co n s tan t Stan d o f f   d is tan ce   o f   0 . 5   m m .           Fig u r 9 .   Desig n   a n d   k e y   co m p o n en ts   o f   th c ilam p o u t - p ip in s p ec tio n   r o b o t       C ilam p f ea tu r es  two   wh ee ls o n o n   ea c h   s id e f o r   b ala n ce d   s u p p o r t,  r e d u ce d   weig h t,   an d   s p ac f o r   s en s o r s .   Usi n g   4 0 0 m m   d iam eter   p ip e   as  r ef er e n ce ,   o p tim al  wh ee s p ac in g   was  d eter m in ed   b y   ad j u s tin g   th 7 0 m m   m o t o r   m o u n ts   to   av o id   co n tact  with   th p ip s u r f ac e,   r esu ltin g   in   5 6 m m   g ap   b etwe en   th em .   T h is   s etu p   y ield s   an   id ea wh ee ce n ter - to - ce n te r   d is tan ce   o f   1 3 0 m m ,   en s u r i n g   co n tin u o u s   s u r f ac co n tact  an d   s tab ilit y .   E ac h   wh ee p r o v i d e s   m ag n etic  ad h esio n   f o r ce   o f   4 . 7 k g .   T h r o b o t' s   to tal  w eig h t,  ca lcu lated   in   So lid W o r k s ,   is   0 . 9 8 k g .   W ith   t h ch ass is   f in alize d ,   m o to r   t o r q u r eq u ir em en ts   ar n ex t to   b ca lcu lated .       5.   K I NE M AT I CS   O F   T H E   D I F F E RE N T I AL   DRIV E   M O B I L E   RO B O T   W I T H   NO N - CO - L I N E AR  WH E E L S   C ilam p is   d if f e r en tial  d r iv e   m o b ile   r o b o with   wh ee ls   th at  ar No n - Co - L in ea r   ( NC L ) ,   h av in g   a n   o f f s et  in   b o th   y -   an d   x ax is   as  illu s tr ated   in   Fig u r 1 0 .   T h u s ,   th k in em atic  m o d el  o f   cilam p d if f er s   f r o m   th e   tr ad itio n al  m o d els.  W h ich   is   g iv en   as f o llo ws.           Fig u r 1 0 .   T h d i f f er en tial d r i v m o b ile  r o b o t w ith   w h ee ls   th at  ar n o t c o - lin ea r ,   ex h i b itin g   an   o f f s et  in   b o t h   th y - ax is   ( wh ee lb ase  d is tan ce )   an d   th e   x - a x is   ( later al  o f f s et)       L et      L in ea r   v elo city   o f   th r o b o t;      An g u lar   v elo city   o f   th r o b o t;  ,     p o s itio n   o f   th r o b o t   w. r . th g lo b al  f r am e;    -   Or i en tatio n   o f   th e   r o b o t;  X,   Y   -   t h f ix e d   g lo b al  f r am e.       W h ee r ad iu s     t h d is tan ce   b etwe en   th wh ee ls   alo n g   th Y - ax is     th d is tan ce   b etwe en   th wh ee ls   alo n g   th X - ax is C     C h o r d   len g th   o f   t h p ip e;  ,     t h lin ea r   v elo city   o f   th lef a n d   r ig h wh ee ls ,   r esp ec tiv ely ,     th e   an g u lar   v elo city   o f   th lef t a n d   r ig h t w h ee ls ,   r esp ec tiv el y .   W k n o th at  th lin ea r   v elo c ity     is   g iv en   b y   ( 1 ) ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   14 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   33 1 - 3 4 4   338   =   + 2   ( 1 )     w h er e,   = .   an d   = . .   T h ef f ec tiv r a d iu s     to   th in s tan tan eo u s   ce n ter   o f   r o tatio n   ( I C R ) ,   ac co u n tin g   f o r   b o th   wh ee l o f f s ets,  is   g iv en   b y   ( 2 ) .     =   ( 2 ) 2 + ( 2 ) 2   ( 2 )     An g u lar   v el o city   o f   th r o b o t i s   d eter m in ed   b y   th r elativ e   v elo cities o f   th wh ee ls   an d   is   g iv en   b y   ( 3 ) .     = (  )   ( 3 )     Fro m   ( 1 ) ,   ( 2 ) ,   an d   ( 3 ) ,   th g lo b al  m o tio n   e q u atio n s   co u ld   b e   f r am ed   as ( 1 ) .     ̇ =        ̇ =   +      ̇ =                                                                     ( 4 )     E q u atio n   ( 4 )   g i v es  th e   r o b o t' s   p o s itio n   an d   o r ien tatio n   in   th g lo b al   f r am e.   T h e   ter m       I is   u s ed   f o r   ad ju s tin g   th o f f s et  o f   t h wh ee alo n g   th e   x - a x is .   T h is   s h o ws  h o th NC L   ar r an g e m en af f ec ts   th m o tio n   o f   th r o b o t.  T h ab o v k in em atic  m o d el  d em o n s tr ates  h o th NC L   wh ee co n f ig u r atio n   m o d if ies  th e   m o tio n   b e h av io r   co m p ar ed   t o   co n v en tio n al  d if f er e n tial  d r iv r o b o m o tio n   in tr o d u cin g   o f f s ets  alo n g   b o th   ax es,  th r o b o t   m ain tain s   co n tin u o u s   co n tact  with   c u r v ed   s u r f ac es,  im p r o v in g   g r i p ,   s tab ilit y ,   an d   ad h er en ce ,   p ar ticu lar ly   wh en   n av i g atin g   alo n g   cy lin d r ical   p ip es.   T h e   i n clu s io n   o f   t h ,   th e   m o tio n   e q u atio n s   e n s u r es  th at  tr ajec to r y   esti m atio n   r em a in s   ac cu r ate  d u r i n g   r o tatio n   an d   cu r v e d   tr av e r s al.       6.   DYNA M I S I M U L A T I O O F   CIL A M P I   T h p ay l o ad   ca p ac ity   o f   th e   r o b o is   d eter m in ed   th r o u g h   d y n am ic  a n aly s is .   T h a n aly s is   r eq u ir es  ce r tain   s p ec if icatio n s   as   in p u t s ,   s u ch   as  t h m ater ial  p r o p er t ies  o f   th e   m a g n etic  wh ee l   ( Al u m in iu m   6 0 6 1 )   an d   th r o b o b o d y   ( PLA) .   Ad d itio n ally ,   th m o to r   s p ee d   is   s et   to   2 0   R PM,   an d   th m ag n etic  ad h esio n   f o r ce   is   g iv en   as  4 6 . 1 1   f o r   ea ch   m ag n etic  wh ee l.  T h s im u latio n   en v ir o n m en in v o lv es  th r o b o an d   v e r tical   wall,   with   th r o b o t c a r r y in g   a   p ay lo ad   as it m o v es a lo n g   th e   wall.   Fig u r 1 1   s h o ws  th e   p ay l o ad - ca r r y in g   ca p ac ity   o f   c ilam p i.  First,  th r o b o was  test ed   with   o n l y   its   weig h ( s elf - weig h 0 . 9 8   k g ) ,   an d   it  was  o b s er v ed   th at  th e   n ec ess ar y   to r q u e   to   ca r r y   p a y lo ad   o f   0 . 9 8   k g   was  0 . 0 7   Nm .   I n   th e   s u b s eq u en s i m u latio n ,   th r o b o t’ s   p ay lo a d   was  in cr ea s ed   ( in clu d in g   s elf - weig h t)   b y   1 . 5   k g ,   an d   it  was  o b s er v ed   th at   th n ec ess ar y   to r q u e   in cr ea s ed   to   0 . 1 2   Nm .   B ey o n d   th p ay lo ad   o f   1 . 5   k g ,   th e   r o b o t   b eg in s   to   lo s tr ac tio n   an d   s lip .   T h e   s im u latio n   r esu lts   in d ic ate  th at  th r o b o t   ca n   ca r r y   its   s elf - weig h o f   0 . 9 8   k g   p lu s   an   a d d itio n al  p a y lo ad   o f   u p   t o   0 . 5 2   k g   f o r   t o tal  weig h o f   1 . 5   k g ,   with   n ec e s s ar y   to r q u o f   0 . 1 2   Nm .   B ey o n d   th is   weig h lim it,   th r o b o b eg in s   to   ex p er ie n c s lip p in g ,   in d icatin g   th at  it  is   u n ab le  to   ca r r y   th e   lo ad   ef f ec tiv ely .           Fig u r 1 1 .   Pay lo ad   ca r r y in g   c ap ac ity   o f   c ilam p i   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       Desig n   a n d   d ev elo p men o f a   mo d u la r   ma g n etic  w h ee led   r o b o t fo r   o u t - p ip … ( S u g in   E la n ka vi  R a jen d r a n )   339   7.   E XP E R I M E N T A L   T E S T   O F   M AG NE T I A DH E S I O N   O F   RING   M AG NE T S   C ilam p is   d ev elo p ed   th r o u g h   3 p r in tin g   tec h n o lo g y   with   Po ly lactic  Acid   ( PLA)   as  m ater ial,   as   s h o wn   in   Fig u r 1 2 .   I co n s is ts   o f   two   m ag n etic  wh ee ls .   T h wh ee m o d u les  h av lar g e r   d iam eter   th an   th r in g   m ag n et  ( N 3 5 ) ,   wh ic h   en s u r es  th at  th SOD  i s   alwa y s   0 . 5   m m   b etwe en   th m a g n et   an d   f er r o m ag n etic  s u r f ac e,   p r e v en tin g   th m ag n et  f r o m   a d h er in g   d ir ec tly   t o   t h s u r f ac e.   T h r o b o is   d esig n ed   with   m o d u lar   p ar ts ,   m ak in g   it  ea s y   to   r e p lac th em   if   n ec ess ar y .   T h R h in o   GB 3 7   1 2   m o to r ,   u s ed   in   t h r o b o t,  d r aws  3 0 0   m o f   cu r r en p er   m o to r .   Sin ce   th r o b o u s es  two   m o to r s ,   th to tal  cu r r en co n s u m p tio n   f r o m   th m o to r s   is   600   m A,   wh ich   tr an s lates  to   p o wer   co n s u m p tio n   o f   7 . 2   W   ( 1 2   ×   0 . 6   A) .   T h L 2 9 8 m o to r   d r iv e r   ad d s   0 . 7 2   W .   T h E SP 3 2 - C AM   m o d u le,   u s ed   f o r   in s p ec tio n ,   co n s u m es  0 . 9   W   wh en   th f lash   is   o f f .   I n   to tal,   th e   r o b o t’ s   p o wer   co n s u m p tio n   c o m es  to   8 . 8 2   W .   T h e   r o b o is   p o wer e d   b y   2 2 0 0   m A h   1 L iPo   b atter y ,   wh ich   p r o v id es a b o u t 8 . 1 4   W h   ( 3 . 7   ×  2 . 2   Ah )   o f   en er g y .   Un d er   id ea l c o n d itio n s ,   th is   b atter y   wo u ld   last   ar o u n d   5 5   m in u tes  o f   co n tin u o u s   o p e r at io n .   Ho wev er ,   tak i n g   in to   ac co u n r ea l - wo r ld   in ef f icien ci es,  s u ch   as  p o wer   lo s s es in   th m o to r   d r i v er   an d   b atter y ,   th e x p ec ted   b atter y   li f is   clo s er   to   4 4   m in u tes.            Fig u r 1 2 .   C ilam p i p r o to ty p e       T o   v alid ate  th s im u latio n   r esu lts ,   p u ll - u p   lo ad   test   as  illu s tr ated   in   Fig u r 1 3   is   co n d u c ted   u s in g   an   N3 5   r in g   m ag n et  ( OD  5 0   m m ,   I 1 0   m m ,   th ick n ess   1 2 . 5   m m ) .   T h e   s etu p   in cl u d e s   lo ad in g   s cr ew   co n n ec ted   to   weig h in g   s ca l e,   with   th m a g n et  attac h ed   t o   th s ca le’ s   h o o k .   I n   t h f ir s test ,   th m ag n et  is   p lace d   0 . 5   m m   a b o v 2   m m - th ick   s u r f ac e,   an d   th m ax im u m   p u ll  f o r ce   is   r ec o r d ed .   I n   th s ec o n d   test ,   th p r o to ty p is   p lace d   o n   a   f er r o m ag n etic  p ip e   to   m ea s u r e   ad h esio n   f o r ce .   E x p e r im en tal  r es u lts   ar s u m m ar ized   in   T ab le  1 .           Fig u r 1 3 .   E x p e r im en tal  s etu p   to   m ea s u r th a d h esio n   f o r ce   o f   two   m a g n ets   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   14 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   33 1 - 3 4 4   340   T ab le  1 .   E x p er im en tal  r esu lts   o f   m ag n etic  ad h esio n   o f   r i n g   m ag n ets   Te st   S e t s   N o .   o f   r i n g   ma g n e t s   A d h e si o n   f o r c e   ( N )   Ex p e r i m e n t a l   a d h e s i o n   f o r c e   ( N )   Er r o r   ( %)   1   1   4 6 . 1 1   4 2 . 5 7   8 . 3 1   2   2   8 8 . 3 9   8 1 . 6 9   8 . 2   To t a l   A v e r a g e   Er r o r   ( A T)   8 . 2 5       T h ad h esio n   f o r ce   o f   s in g le  m ag n et  is   m ea s u r ed   t o   b 4 2 . 5 7   ( 4 . 3 4   Kg ) .   T h e x p er i m en tal  an d   s im u lated   r esu lts   h av an   er r o r   r ate  o f   8 . 3 1   %.  I n   th s ec o n d   ex p er im en t,  t h ad h esio n   f o r c o f   two   m ag n ets is   m ea s u r ed ,   an d   th en tire   r o b o n ee d s   to   b e   u s ed   d u to   t h r eq u i r em en o f   p o s itio n in g   th two   m ag n ets    0 . 5   m m   a p ar in   th e   p ip elin e s   cir cu m f er e n tial  d ir ec tio n .   T h r esu lt  s h o ws  th at  th e   ad h esio n   f o r ce   o f   t h e   m ag n et  alo n g   with   th r o b o is   7 0 . 9   ( 7 . 2 3   k g ) .   T ak i n g   in to   ac co u n t h s elf - weig h o f   th r o b o t,  wh ich   is   1 0 . 7 9   ( 1 . 1   k g ) ,   th to tal  ad h esio n   f o r ce   o f   th two   m ag n ets  is   f o u n d   to   b 8 1 . 6 9   ( 8 . 3 3   Kg ) .   T h e   ex p er im en tal  an d   s im u lated   r e s u lts   h av an   er r o r   r ate  o f   8 . 2   %.  T h u s ,   th to tal  av er ag e r r o r   b etwe en   r esu lts   is   ab o u t 8 . 2 5   %.   T h lo ad   test in g   o f   C ilam p i,   s h o wn   in   Fig u r e   1 4 ,   d e m o n s tr ates  it  ca n   ca r r y   0 . 3 5   k g   p ay l o ad   ( ex clu d in g   its   1 . 1   k g   s elf - weig h t) ,   with   s im u latio n - ex p e r im en er r o r   o f   3 . 3 3 %.  Ma g n etic  wh ee ls   en ab le   m o v em en o n   v er tical  f er r o m ag n etic  p ip es,  an d   an   o n b o a r d   ca m er h elp s   d etec co r r o s io n .   Stab ilit y   test s   in   v ar io u s   s tatic  o r ien tatio n s   c o n f ir m   it  s u p p o r ts   its   o wn   weig h with o u s lip p in g .   As  s h o wn   in   Fig u r 1 5 C ilam p m o v es  alo n g   4 0 0   m m   d iam eter ,   2   m m   th ic k   p i p e,   b o th   in   cir cu lar   an d   v e r tical  s cr ew - ty p p ath s .   A   d em o n s tr atio n   v id eo   is   av ailab le  at  h ttp s ://y o u tu . b e/w2 PNFEVP6 1 Y.             Fig u r 1 4 .   L o ad   test   o n   cilam p i           Fig u r 1 5 .   C ilam p i p lace d   at  d if f er en t o r ien tatio n s   o n   a   v er ti ca l p ip e       8.   DIS CU SS I O N   Ou t - p ip in s p ec tio n   r o b o ts   em p lo y   v ar i o u s   ad h esio n   m ec h an is m s ,   in clu d in g   p n e u m atic ,   m ag n etic,   m ec h an ical,   v ac u u m   s u ctio n ,   co m b in ed ,   an d   b i o - in s p ir ed   m eth o d s .   Pn eu m atic  ad h esio n   [ 2 8 ]   u s es  co n tr o lled   air   p r ess u r i n   s o f ac t u ato r s   f o r   s m o o t h   s u r f ac m o b ilit y .   M ag n etic  ad h esio n   [ 2 9 ] ,   esp ec ia lly   with   p er m an en t   m ag n ets,  p r o v id es  s tr o n g ,   p o wer - f r ee   g r ip   o n   f e r r o m a g n eti s u r f ac es.  Me ch an ical  a d h esio n   u s es  clam p s   o r   g r ip s   f o r   b r o ad   s u r f ac e   co m p atib ilit y .   C o m b in ed   m eth o d s   im p r o v e   ad ap ta b ilit y   an d   p ay lo ad   b u i n cr ea s e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.