[發明專利]一種可重構的爬壁機器人及其檢測方法

在審

• 申請號: 201710507436.3
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107416062A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 桂仲成;張憲文;楊輝;賀驥;馬云峰;鄧勇軍
• 申請（專利權）人: 成都圭目機器人有限公司
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;B62D63/02
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙)11362
• 代理人: 郭防

技術領域

本發明涉及一種可重構的爬壁機器人及其檢測技術，屬于機器人及檢測技術領域。

背景技術

爬壁機器人可以在垂直墻壁上攀爬并完成作業的自動化機器人。該類機器人是移動機器人領域的一個重要分支,它把地面移動機器人技術與吸附技術有機結合起來,可在垂直壁面上附著爬行,并能攜帶工具完成一定的作業任務,大大擴展了機器人的應用范圍。目前,爬壁機器人主要應用于核工業、石化工業、造船業、消防部門及偵查活動等,如對高樓外壁面進行清洗,對石化企業中的儲料罐外壁進行檢測和維護,對大面積鋼板進行噴漆,以及在高樓事故中進行搶險救災等。

爬壁機器人具備吸附和移動兩個基本功能，而常見吸附方式有真空負壓吸附、永磁吸附、推力吸附幾種方式。其中，真空負壓方式可以通過吸盤內產生負壓而吸附于壁面上，不受壁面材料的限制；磁吸附方式則有永磁體和電磁鐵兩種方式，只適用于吸附導磁性壁面；推力吸附是利用螺旋槳或者涵道風扇產生合適的推力，是機器人穩定的吸附在壁面上，該型機器人由于推力始終指向壁面，一般難以實現直角越障。

爬壁機器人按移動功能分主要是吸盤式、車輪式和履帶式。吸盤式能跨越很小的障礙，但移動速度慢。車輪式移動速度快、控制靈活，但維持一定的吸附力較困難。履帶式對壁面適應性強，著地面積大，但不易轉彎。而這三種移動方式的跨越障礙能力都很弱，不能適應集裝箱內外壁面和頂部的爬行作業。

目前，隨著集裝箱在進出口貨物運輸過程中起著越來越重要的作用，現有的集裝箱內檢測方法主要是人員到現場，將物品搬運處理，并搬出進行檢測，由于技術人員數量有限，而集裝箱數量眾多，僅憑維修人員經驗判斷，效率低，效果差，許多情況下需要設備制造企業或專家提供技術支持。因此，適用于集裝箱的爬壁機器人及其檢測技術對于提高自身的安全性，可靠性及有效性，減少經濟損失都具有重要意義。

本發明的目的在于，提供一種可重構的爬壁機器人及其檢測技術，能夠有效提高提升對于集裝箱物品的檢測效率及有效性。

為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：一種可重構的爬壁機器人，包括機器人本體、控制系統及遠程操作系統三部分組成。控制系統包括無線信號收發裝置，通過無線信號收發裝置來接收遠程操作系統的控制指令，并根據控制指令通過電機驅動器驅動動力電機運動，從而實現爬壁機器人運動；遠程操作系統同樣具有無線信號收發裝置，用于接收機器人本體的檢測設備反饋的各類信號，并進行信號處理。遠程操作系統還可以遠程控制機器人運動或命令機器人進行自主運動。

機器人本體包括首端關節、多個中間關節和末尾關節，首端關節與中間關節連接，中間關節與末尾關節連接，首端關節、中間關節和末尾關節的背面上均設置有吸附單元，首端關節、中間關節和/或末尾關節上安裝有驅動機構，可根據不同設計要求來決定首端關節、中間關節和末尾關節上是否安裝驅動機構。每個首端關節、中間關節與末尾關節上均設置有兩個移動輪，首端關節、和末尾關節和/或中間關節上還設置有萬向輪，萬向輪通過安裝孔安裝在中間關節上，萬向輪為球輪或牛角輪或萬向腳輪。在首端關節和末尾關節可安裝萬向輪，用于保證機器人在啟動、停止過程中的運動的穩定性，中間關節留有萬向節安裝孔，可根據需要在中間關節上安裝萬向輪。萬向輪指具備360°旋轉能力的輪子，包括但不限于球輪、牛角輪、萬向腳輪等。

前述的一種可重構的爬壁機器人中，所述吸附單元包括軛鐵和磁鐵，軛鐵和磁鐵設置在各個移動輪的兩側，且相鄰的磁鐵之間極性相反。其中，磁鐵設置在軛鐵下方，且位于軛鐵與壁面之間，該種方法較傳統的磁輪等吸附方式而言，使用磁鐵較少，且大大提高了磁鐵的利用效率。該吸附單元在使用較少磁鐵的基礎上降低了本發明的加工重量以及加工難度，既保證了本發明的吸壁效果、又可提高爬壁的靈活性。

前述的一種可重構的爬壁機器人中，所述首端關節與中間關節之間，相鄰兩個中間關節之間，及中間關節與末尾關節之間均通過鉸接結構連接，各個關節之間采用鉸接結構連接的方式，保證了機器人在跨越集裝箱瓦楞時的連續性。鉸接結構包括套筒、套筒叉和滑動軸承，每個首端關節、中間關節和末尾關節上均設置有至少1個套筒，套筒與套筒叉連接，套筒叉與滑動軸承連接。每個首端關節、中間關節和末尾關節的兩側均設置有套筒，相鄰兩個關節上的套筒叉通過滑動軸承連接。

前述的一種可重構的爬壁機器人中，所述首端關節或中間關節或末尾關節上設置有云臺，云臺上安裝有圖像采集裝置，云臺和圖像采集裝置均和控制系統電連接。圖像采集裝置可以為單目紅外成像儀或雙目紅外成像儀。