本實用新型涉及針對集裝箱內(nèi)部的檢查設(shè)備，具體而言，涉及一種爬壁機器人。

背景技術(shù)：

爬壁機器人是一種能夠在垂直壁面上攀爬并完成作業(yè)的機器人，其通常需要具備吸附和移動兩個基本功能。按照不同的吸附原理，現(xiàn)有的爬壁機器人主要分為以下幾種型式：真空吸盤式，其吸附力受壁面材料的限制，容易在凹凸不平的表面產(chǎn)生漏氣而導(dǎo)致吸附力下降，且承載能力比較低。仿生方式，即通過研究壁虎等爬行動物腳掌的吸附原理，設(shè)計出的高分子合成的粘性材料，這些材料利用分子與分子之間的范德華力，在很小的接觸面積上就可獲得巨大的吸附力。然而，仿生方式仍需要壁面材料較為粗糙且制造成本較高。磁吸附方式，進一步分為有電磁體和永磁體兩種方式，與真空吸附方式相比，磁吸附形式對壁面的凹凸適應(yīng)性較強，吸附力大，也不存在漏氣的隱患，但要限制壁面為導(dǎo)磁材料。

無論上述何種方式的爬壁機器人，其都是針對特定場所的應(yīng)用。在對集裝箱檢查這一應(yīng)用領(lǐng)域中，由于集裝箱壁面涂覆有防腐漆而較為光滑，無法應(yīng)用仿生方式的機器人。且集裝箱為了增加強度，其外殼鋼板采用多道折彎結(jié)構(gòu)，類似于波浪狀，使得真空吸盤式的機器人容易產(chǎn)生漏氣問題?？紤]到集裝箱一般采用鐵磁性材料，磁吸附方式的機器人較為適合，但現(xiàn)有磁吸附方式的爬壁機器人并無針對集裝箱檢查的特定設(shè)計，無法滿足該領(lǐng)域?qū)ε辣跈C器人的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的一個主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種吸附穩(wěn)定且適用于集裝箱的爬壁機器人。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種爬壁機器人，其中，所述爬壁機器人包括多個單元節(jié)、多個鉸接機構(gòu)、功能組件以及控制系統(tǒng)；所述多個單元節(jié)呈陣列分布且包括多排和多列，所述多個單元節(jié)的一部分為驅(qū)動節(jié)，另一部分為從動節(jié)；每個所述驅(qū)動節(jié)包括輪架和設(shè)于其底部的驅(qū)動輪，所述輪架設(shè)有驅(qū)動機構(gòu)和轉(zhuǎn)向機構(gòu)，分別用以驅(qū)動所述驅(qū)動輪和控制所述驅(qū)動輪轉(zhuǎn)向；每個所述從動節(jié)包括輪架和設(shè)于其底部的從動輪；所述多個鉸接機構(gòu)分別在橫向或縱向上連接于相鄰兩所述單元節(jié)之間；所述功能組件設(shè)于所述多個單元節(jié)的至少其中之一；所述控制系統(tǒng)用以控制所述驅(qū)動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)和功能組件；其中，各所述驅(qū)動輪和從動輪中至少其中之一具有磁性。

根據(jù)本實用新型的其中一個實施方式，所述驅(qū)動輪為永磁磁性輪；和/或，所述從動輪為萬向輪；

根據(jù)本實用新型的其中一個實施方式，所述驅(qū)動輪的外周表面為球面。

根據(jù)本實用新型的其中一個實施方式，每個所述鉸接機構(gòu)包括兩個鉸接臂以及銷軸；所述兩個鉸接臂分別連接于相鄰兩所述單元節(jié)輪架的兩相對側(cè)；所述銷軸連接于所述兩個鉸接臂的端部，使所述兩鉸接臂可轉(zhuǎn)動地連接。

根據(jù)本實用新型的其中一個實施方式，所述驅(qū)動機構(gòu)為驅(qū)動電機；和/或，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)為舵機。

根據(jù)本實用新型的其中一個實施方式，所述功能組件包括攝像頭、溫度傳感器、濕度傳感器、氣體傳感器、紅外線成像設(shè)備及輻射監(jiān)測器的至少其中之一。

根據(jù)本實用新型的其中一個實施方式，所述控制系統(tǒng)具有信息顯示模塊，用以顯示所述功能組件拍攝、記錄、檢測或計算出的數(shù)據(jù)信息。

根據(jù)本實用新型的其中一個實施方式，所述陣列的排數(shù)和列數(shù)均大于二時，所述多個單元節(jié)包括至少四個所述驅(qū)動節(jié)，且所述四個驅(qū)動節(jié)分別位于所述陣列的四角位置。

根據(jù)本實用新型的其中一個實施方式，所述陣列的排數(shù)等于列數(shù)。

根據(jù)本實用新型的其中一個實施方式，所述功能組件設(shè)于位于所述陣列中心位置的至少一個所述單元節(jié)。

由上述技術(shù)方案可知，本實用新型提出的爬壁機器人的優(yōu)點和積極效果在于：

本實用新型提出一種爬壁機器人，通過互相以鉸接機構(gòu)連接的多個單元節(jié)排列成陣列形式，并在各單元節(jié)中設(shè)置獨立的驅(qū)動輪或從動輪，而使該爬壁機器人能夠適應(yīng)各種特殊形式的壁面，提高其通過性。同時，由于驅(qū)動輪或從動輪中至少一個具有磁性，因此能夠使該爬壁機器人與鐵磁性材料制成的集裝箱之間產(chǎn)生磁吸力，保證吸附力。另外，本申請陣列式的多個單元節(jié)可根據(jù)需求增減，且適于批量制造，每個單元節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低。

附圖說明

通過結(jié)合附圖考慮以下對本實用新型的優(yōu)選實施方式的詳細說明，本實用新型的各種目標、特征和優(yōu)點將變得更加顯而易見。附圖僅為本實用新型的示范性圖解，并非一定是按比例繪制。在附圖中，同樣的附圖標記始終表示相同或類似的部件。其中：

圖1是根據(jù)一示例性實施方式示出的一種爬壁機器人的俯視圖；

圖2是圖1示出的爬壁機器人的側(cè)視圖；

圖3是圖1示出的爬壁機器人一工作狀態(tài)下的側(cè)視圖；

圖4是圖1示出的爬壁機器人在集裝箱上的工作狀態(tài)示意圖；

圖5a和圖5b是圖1示出的爬壁機器人的一種轉(zhuǎn)向過程示意圖。

其中，附圖標記說明如下：

100.爬壁機器人；

110.單元節(jié)；

111.驅(qū)動節(jié)；

1111.驅(qū)動側(cè)輪架；

1112.驅(qū)動輪；

1113.驅(qū)動機構(gòu)；

1114.轉(zhuǎn)向機構(gòu)；

112.從動節(jié)；

1121.從動側(cè)輪架；

1122.從動輪；

120.鉸接機構(gòu)；

121.鉸接臂；

122.銷軸；

130.功能組件；

131.攝像頭；

132.電池組；

200.集裝箱；

210.箱壁；

220.彎折結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

體現(xiàn)本實用新型特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應(yīng)理解的是本實用新型能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本實用新型的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上是作說明之用，而非用以限制本實用新型。

在對本實用新型的不同示例性實施方式的下面描述中，參照附圖進行，所述附圖形成本實用新型的一部分，并且其中以示例方式顯示了可實現(xiàn)本實用新型的多個方面的不同示例性結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和步驟。應(yīng)理解，可以使用部件、結(jié)構(gòu)、示例性裝置、系統(tǒng)和步驟的其他特定方案，并且可在不偏離本實用新型范圍的情況下進行結(jié)構(gòu)和功能性修改。而且，雖然本說明書中可使用術(shù)語“縱向”、“橫向”、“之間”、“側(cè)”等來描述本實用新型的不同示例性特征和元件，但是這些術(shù)語用于本文中僅出于方便，例如根據(jù)附圖中所述的示例的方向。本說明書中的任何內(nèi)容都不應(yīng)理解為需要結(jié)構(gòu)的特定三維方向才落入本實用新型的范圍內(nèi)。

參閱圖1，圖1中代表性地示出了能夠體現(xiàn)本實用新型的原理的爬壁機器人100的俯視圖。在該示例性實施方式中，本實用新型是以適用于鐵磁性材料的壁面的爬壁機器人100為例，進一步地，是以適用于集裝箱200的爬壁機器人100為例進行說明的。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，為將該爬壁機器人100應(yīng)用于其他材料或結(jié)構(gòu)的作業(yè)對象，而對下述的具體實施方式做出多種改型、添加、替代、刪除或其他變化，這些變化仍在本實用新型提出的爬壁機器人100的原理的范圍內(nèi)。

如圖1所示，在本實施方式中，本實用新型提出的爬壁機器人100主要包括多個單元節(jié)110、多個鉸接機構(gòu)120、功能組件130以及控制系統(tǒng)(未圖示)。配合參閱圖2至圖4所示，圖2中代表性地示出了該爬壁機器人100的側(cè)視圖；圖3中代表性地示出了該爬壁機器人100一工作狀態(tài)下的側(cè)視圖；圖4中代表性地示出了該爬壁機器人100在集裝箱200上的工作狀態(tài)示意圖。以下結(jié)合上述附圖，對本實用新型提出的爬壁機器人100的各主要結(jié)構(gòu)和工作原理進行詳細說明。

如圖1所示，在本實施方式中，多個單元節(jié)110呈陣列分布，且該陣列包括五排和五列，即共計25個單元節(jié)110。為了便于描述和理解，以下部分單元節(jié)110將以D為代表，并以腳標“a”、“b”為區(qū)分，其中a為圖1種示出的排號，b為圖1中示出的列號，則各單元節(jié)110分別可表示為，第一排分別為(圖中由左至右)D₁₁、D₁₂、D₁₃、D₁₄、D₁₅，第二排分別為D₂₁、D₂₂、D₂₃、D₂₄、D₂₅，……，第五排分別為D₅₁、D₅₂、D₅₃、D₅₄、D₅₅。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，為將多個單元節(jié)110排列為陣列的形式，而對上述的具體實施方式做出多種改型、添加、替代、刪除或其他變化，這些變化仍在本實用新型提出的爬壁機器人100的原理的范圍內(nèi)。例如，在本實用新型的其他示例性實施方式中，排數(shù)和列數(shù)均為多個，但并不限于相等。

如圖1所示，在本實施方式中，上述單元節(jié)110中的一部分為驅(qū)動節(jié)111，另一部分為從動節(jié)112。其中，D₁₁、D₁₅、D₅₁和D₅₅均為驅(qū)動節(jié)111，其余單元節(jié)110則均為從動節(jié)112，即位于陣列的四角位置的四個單元節(jié)110為驅(qū)動節(jié)111，其余單元節(jié)110為從動節(jié)112。需要說明的是，在本實用新型的其他示例性實施方式中，當陣列的排數(shù)和列數(shù)均大于二時，這些單元節(jié)110中可優(yōu)選地包括至少四個驅(qū)動節(jié)111，且四個驅(qū)動節(jié)111優(yōu)選地分別位于陣列的四角位置。

具體而言，如圖1至圖3所示，在本實施方式中，每個驅(qū)動節(jié)111主要包括輪架和設(shè)于其底部的驅(qū)動輪1112，為了便于區(qū)分，驅(qū)動節(jié)111的輪架為驅(qū)動側(cè)輪架1111，驅(qū)動側(cè)輪架1111設(shè)有驅(qū)動機構(gòu)1113和轉(zhuǎn)向機構(gòu)1114，分別用以驅(qū)動驅(qū)動輪1112和控制驅(qū)動輪1112轉(zhuǎn)向。進一步地，驅(qū)動輪1112的外周表面可優(yōu)選為球面，使得驅(qū)動輪1112與集裝箱200箱壁210的接觸方式由普通滑輪的線接觸(或面接觸)變?yōu)辄c接觸，從而能夠使驅(qū)動輪1112適應(yīng)更加復(fù)雜的凹凸或傾斜箱壁210，提高爬壁機器人100的適應(yīng)性和通過性。再者，在本實施方式中，驅(qū)動機構(gòu)1113可以優(yōu)選為為驅(qū)動電機，且轉(zhuǎn)向機構(gòu)1114可以優(yōu)選為舵機，兩者均可根據(jù)實際需求和設(shè)置條件靈活調(diào)整和選型，并不以此為限。

另外，如圖1至圖3所示，在本實施方式中，每個從動節(jié)112主要包括輪架和設(shè)于其底部的從動輪1122，為了便于區(qū)分，從動節(jié)112的輪架為從動側(cè)輪架1121。

需要說明的是，由于本實施方式是以適用于集裝箱200這種鐵磁性材料的作業(yè)對象為例對本實用新型進行說明的，因此，各驅(qū)動輪1112和從動輪1122中至少其中之一具有磁性。承上，在本實施方式中，可優(yōu)選將四個驅(qū)動輪1112設(shè)計為具有磁性的結(jié)構(gòu)，即驅(qū)動輪1112同時提供移動功能和吸附功能。進一步地，驅(qū)動輪1112可以優(yōu)選為永磁磁性輪，從動輪1122可優(yōu)選為萬向輪且無須具有磁性。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，為選擇驅(qū)動輪1112和從動輪1122中的至少其中之一使其具有磁性以提供吸附功能，而對上述的具體實施方式做出多種改型、添加、替代、刪除或其他變化，這些變化仍在本實用新型提出的爬壁機器人100的原理的范圍內(nèi)。例如，在本實用新型的其他示例性實施方式中，可以將全部或部分從動輪1122設(shè)計為具有磁性，亦可將部分驅(qū)動輪1112和部分從動輪1122設(shè)計為具有磁性，還可將全部驅(qū)動輪1112和從動輪1122設(shè)計為具有磁性，均不以此為限。驅(qū)動輪1112和從動輪1122的磁性設(shè)計的選擇，可根據(jù)所需吸附力大小以及爬壁機器人100的作業(yè)壁面材質(zhì)等因素進行綜合考慮和設(shè)計。

如圖1所示，在本實施方式中，多個鉸接機構(gòu)120分別在橫向或縱向上連接于相鄰兩單元節(jié)110之間。其中，以本實施方式的5×5陣列為例，對于不同位置的單元節(jié)110而言，部分單元節(jié)110(四角部位)連接有兩個鉸接機構(gòu)120，部分單元節(jié)110(四邊部位)連接有三個鉸接機構(gòu)120，其余部分單元節(jié)110(中間的3×3部分)連接有四個鉸接機構(gòu)120。對此，對于不同的排數(shù)和列數(shù)，每個單元節(jié)110所連接的其他單元節(jié)110的位置和數(shù)量不同，因此鉸接機構(gòu)120的數(shù)量和位置亦不相同。

具體而言，如圖1至圖3所示，在本實施方式中，每個鉸接機構(gòu)120主要包括兩個鉸接臂121以及銷軸122。其中，兩個鉸接臂121分別連接于相鄰兩單元節(jié)110輪架的兩相對側(cè)，使兩鉸接臂121可轉(zhuǎn)動地連接，進而使相鄰兩單元節(jié)110的輪架間的相對角度能夠根據(jù)作業(yè)壁面的形狀自行調(diào)整。以D₁₁之間D₁₂的鉸接機構(gòu)120為例，D₁₁的驅(qū)動側(cè)輪架1111朝向D₁₂一側(cè)固定有其中一個鉸接臂121，該鉸接臂121朝向D₁₂延伸，D₁₂的從動側(cè)輪架1121朝向D₁₁一側(cè)固定有其中另一個鉸接臂121，該鉸接臂121朝向D₁₁延伸，兩個鉸接臂121延伸出的兩端部上分別開設(shè)有銷孔，銷軸122穿過這兩個銷孔以將兩個鉸接臂121的端部可轉(zhuǎn)動地連接在一起，即實現(xiàn)D₁₁與D₁₂的鉸接。通過上述鉸接機構(gòu)120，所有相鄰的兩單元節(jié)110之間均形成可轉(zhuǎn)動的連接，從而使本實用新型提出的爬壁機器人100能夠適用于不同形狀結(jié)構(gòu)的作業(yè)壁面，例如集裝箱200的具有彎折結(jié)構(gòu)220的箱壁210(如圖4所示)。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，為在相鄰兩單元節(jié)110之間形成可轉(zhuǎn)動地連接，而對上述的鉸接機構(gòu)120做出多種改型、添加、替代、刪除或其他變化，這些變化仍在本實用新型提出的爬壁機器人100的原理的范圍內(nèi)。例如，在本實用新型的其他示例性實施方式中，可利用鉸鏈、合頁等結(jié)構(gòu)替代上述鉸接臂121和銷軸122的結(jié)構(gòu)，并不以此為限。

如圖2和圖3所示，在本實施方式中，功能組件130設(shè)于多個單元節(jié)110的至少其中之一。其中，功能組件130的數(shù)量可以為多個，種類亦可為多種，且同一個功能組件130的不同部分可共同設(shè)置在一個單元節(jié)110上，亦可分散設(shè)置在不同的單元節(jié)110上。以本實施方式示出的設(shè)置方式為例，該功能組件130為帶有探照燈的攝像頭，以對集裝箱200內(nèi)的不明物體進行各個角度的抓拍。其中，攝像頭131的攝像功能部分設(shè)置在其中一個單元節(jié)110上，優(yōu)選為位于陣列中心的D₃₃上，亦可設(shè)于其他位置的單元節(jié)110。攝像頭131的電池組132部分則設(shè)置在其他單元節(jié)110上，優(yōu)選為設(shè)置在圍繞D₃₃的D₂₂、D₂₃、D₂₄、……、D₄₄等單元節(jié)110的至少其中之一，以更加靠近攝像功能部分而便于連接線路的布置。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，為在爬壁機器人100中設(shè)置功能組件130，而對上述的功能組件130的選型、設(shè)置方式等做出多種改型、添加、替代、刪除或其他變化，這些變化仍在本實用新型提出的爬壁機器人100的原理的范圍內(nèi)。例如，在本實用新型的其他示例性實施方式中，功能組件130可以包括攝像頭、溫度傳感器、濕度傳感器、氣體傳感器、紅外線成像設(shè)備及輻射監(jiān)測器的至少其中之一或者兩個或兩個以上的組合，各功能組件130的設(shè)置位置和分布方式亦可根據(jù)實際需要靈活選擇。另外，功能組件130可優(yōu)選地設(shè)置在位于陣列中心或中間位置的一個或多個單元節(jié)110上。

在本實施方式中，控制系統(tǒng)用以控制驅(qū)動機構(gòu)1113、轉(zhuǎn)向機構(gòu)1114和功能組件130。其中，控制系統(tǒng)至少具有一信息顯示模塊，用以顯示功能組件130拍攝、記錄、檢測或計算出的視頻、音頻或讀數(shù)等數(shù)據(jù)信息，以供操作者根據(jù)上述數(shù)據(jù)信息對爬壁機器人100的移動和功能組件130的工作進行調(diào)整。需要說明的是，控制系統(tǒng)可以通過無線傳感或有線傳輸?shù)姆绞浇邮芄δ芙M件130收集的數(shù)據(jù)信息，并將相關(guān)控制信號反饋至各驅(qū)動機構(gòu)1113、轉(zhuǎn)向機構(gòu)1114和功能組件130。

基于上述說明，以集裝箱200為例，同時以功能組件130為攝像頭131為例，本實用新型提出的爬壁機器人100的工作原理的和流程大致為：

本實用新型提出的爬壁機器人100能夠吸附在集裝箱200內(nèi)部的箱壁210上，根據(jù)操作者指令到達指定地點，對集裝箱200內(nèi)不易進入的空間內(nèi)的不明物體進行拍攝，從而協(xié)助檢查人員對裝滿貨物的集裝箱200內(nèi)部的不明物品進行檢查，大幅提高工作效率，節(jié)約人力物力。

上述檢查作業(yè)大致包括以下步驟：集裝箱200在進行X射線掃描后，其內(nèi)部存儲物體會顯示出來，但因為某種局限性，會有部分物體模糊不清，這時需確定所需檢查貨物的空間坐標位置。檢查人員打開集裝箱200后門，將本實用新型的爬壁機器人100置于集裝箱200內(nèi)部的箱壁210上，爬壁機器人100利用具有磁性的驅(qū)動輪1112或從動輪1122吸附在鐵磁材料的箱壁210上。爬壁機器人100通過陣列排布且彼此相對鉸接的多個單元節(jié)110，在箱壁210的一個個彎折結(jié)構(gòu)220形成的凸起上如履平地，快速穩(wěn)定地到達指定地點，并對不明物體進行拍攝。由于該爬壁機器人100的驅(qū)動輪1112的角度在舵機的控制下可進行調(diào)整，其前進方向即可進行調(diào)整，例如圖5a和圖5b所示的爬壁機器人100的前進方向轉(zhuǎn)向90°的調(diào)整過程。因此，爬壁機器人100會根據(jù)需要從豎直的箱壁210爬到水平的箱壁210上，或從水平的箱壁210上爬到豎直的箱壁210上，對物品近距離全方位進行拍攝。拍攝時，為了拍攝到清楚的畫面，攝像頭的探照燈會根據(jù)需要打開。拍攝完畢后，爬壁機器人100會在指令的要求下退出到集裝箱200外部，由檢查人員帶走。

本實用新型提出的爬壁機器人100，可以作為對集裝箱200內(nèi)部進行X射線檢查的一種輔助檢查手段，對X射線檢查后不明晰的貨物進行進一步檢查，從而更好的分辨隱藏于車體內(nèi)部的炸藥、毒品、走私物品等違禁品。以往對于不明貨物的檢查多采用人工方式，由于集裝箱200內(nèi)部裝滿貨物后的狹窄性，靠人力去檢查難度很大，費事費力，而且也存在危險性，本實用新型提出的爬壁機器人100能夠通過“飛檐走壁”的方式，利用自身尺寸小，機動靈活的特性，無需對貨物進行搬運即可深入集裝箱200內(nèi)部對貨物進行檢查，大大提高對集裝箱200內(nèi)不明貨物的檢查效率，節(jié)省人力物力。

綜上所訴，本實用新型提出的爬壁機器人100，通過互相以鉸接機構(gòu)120連接的多個單元節(jié)110排列成陣列形式，并在各單元節(jié)110中設(shè)置獨立的驅(qū)動輪1112或從動輪1122，而使該爬壁機器人100能夠適應(yīng)各種特殊形式的壁面，提高其通過性。同時，由于驅(qū)動輪1112或從動輪1122中至少一個具有磁性，因此能夠使該爬壁機器人100與鐵磁性材料制成的集裝箱200之間產(chǎn)生磁吸力，保證吸附力。另外，本申請陣列式的多個單元節(jié)110可根據(jù)需求增減，且適于批量制造，每個單元節(jié)110結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低。

以上詳細地描述和/或圖示了本實用新型提出的爬壁機器人的示例性實施方式。但本實用新型的實施方式不限于這里所描述的特定實施方式，相反，每個實施方式的組成部分和/或步驟可與這里所描述的其它組成部分和/或步驟獨立和分開使用。一個實施方式的每個組成部分和/或每個步驟也可與其它實施方式的其它組成部分和/或步驟結(jié)合使用。在介紹這里所描述和/或圖示的要素/組成部分/等時，用語“一個”、“一”和“上述”等用以表示存在一個或多個要素/組成部分/等。術(shù)語“包含”、“包括”和“具有”用以表示開放式的包括在內(nèi)的意思并且是指除了列出的要素/組成部分/等之外還可存在另外的要素/組成部分/等。

雖然已根據(jù)不同的特定實施例對本實用新型提出的爬壁機器人進行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認識到可在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)對本實用新型的實施進行改動。