一种爬壁机器人及船舶检测装置

1.本发明涉及机器人领域，具体而言，尤其涉及一种爬壁机器人及船舶检测装置。


背景技术：

2.我国船舶产业规模逐步扩大，但普遍存在产品科技含量低、附加值低、科研能力不足、配套设备落后等现象。随着世界船舶修造业产能过剩、行业竞争加剧，我国船舶修造业面临着巨大挑战，需要不断提高科技能力来摆脱困境。在船舶建造和作业的全流程中，均需要对船舶表面进行必要的检测和处理，过去通常通过垂吊的方式将专业的操作人员送至目标区域进行作业，但该方式费时费力，且人员安全性得不到保证。
3.爬壁机器人的研发解决了上述问题。常见的爬壁机器人多维磁吸附式，其能够在金属船体表面行走，并通过携带的工具进行相关作业。如履带机器人以履带作为行走机构，履带上安装有永磁体使机器人吸附在船体表面自由行走，但该机器人缺点十分明显，尽管该履带式机器人吸附力强，能够稳定吸附在船舶表面，但转弯十分困难，在运动方式上十分不灵活且遇壁面凹凸或障碍时易脱落，由于船舶长期漂浮在水面，同时船体高，一旦发生脱落，该机器人容易落入水面或从高空摔落，造成较大损失。又如轮式行走机器人，将永磁体安装在机器人本体上，使机器人可以可靠地吸附在船体表面，并适应各种表面爬行，但是一旦船体表面有突起的障碍物，轮式机器人很难进行跨越。如果表面不平，易发生脱落。


技术实现要素：

4.本发明提供一种爬壁机器人及船舶检测装置。本发明爬壁机器人不仅能够贴服于船体平整表面进行稳定移动，而且采用多足行走模式可以跨越船体表面的凸起障碍，不易发生脱落事故。
5.本发明采用的技术手段如下：
6.一种爬壁机器人，包括：
7.机身，所述机身具有一定厚度的中空壳体，所述壳体上、下盖板平行且形状均为中心对称；
8.若干第一舵机，所述第一舵机周向平均分布于所述壳体的内围，所述第一舵机的数量为偶数；
9.若干机械腿，各所述机械腿分别与一个位于壳体内部的第一舵机连接；
10.任意所述机械腿包括依次连接的第一连接臂、第二舵机、第二连接臂以及足部；
11.所述第一连接臂的一端通过垂直转轴与所述第一舵机连接，使得所述第一连接臂能够在水平方向左右摆动，所述第一连接臂的另一端与所述第二舵机连接；
12.所述第二舵机通过水平转轴与所述第二连接臂连接，使得所述第二连接臂能够在垂直方向上下摆动，所述第二连接臂的另一端固定连接足部的下部，所述足部上设置有电磁铁。
13.进一步地，所述第二舵机上方通过水平轴分别与第一连接臂和第三连接臂连接，
所述第三连接臂的另一端，固定连接所述足部的上部。
14.进一步地，所述机身具有上、下盖均为正方形的壳体。
15.进一步地，所述壳体内具有四个第一舵机，所述第一舵机分别布置在壳体内的转角处。
16.进一步地，所述壳体内部设置有控制器，所述控制器通过无线通信装置接收外部控制信号，并将所述控制信号转换成控制指令，控制各第一舵机和第二舵机的旋转量，以及电磁铁的电源通断。
17.本发明还公开了一种船舶检测装置，包括检测单元，所述检测单元设置在上述爬壁机器人上。
18.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
19.1、本发明机器人能够贴服于船体平整表面进行稳定移动，而且采用多足行走模式可以跨越船体表面的凸起障碍，不易发生脱落事故。且采用仿生蜘蛛的四足结构，大大减小了机身的整体大小和质量。
20.2、本发明的机器人腿部采用平行四边形四连杆结构，每次运动的过程中电磁铁能够垂直船体表面进行吸附，足部抬起时垂直离开船体表面，与其他非平行四边形四连杆结构爬臂机器人相比避免了由于摩擦磕碰导致机器人受到损伤或机器人无法正常行走。
21.3、本发明采用新型的吸附技术，采用了失电型电磁铁吸附方式。既达到了船体表面的爬壁需求，又在节能、安全、高效方面做出了巨大进步。
22.4、本发明通过机器人搭载检测装置，大大提高了检测效率，且通过智能遥控的方式，在减少检测的劳动力的同时提高了装置的安全性能。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为实施例中一种爬壁机器人结构示意图。
25.图2为实施例中一种爬壁机器人行走过程示意图。
26.图中：1、机身；2、机械腿；3、第一舵机；4、第一连接臂；5、第二舵机；6、第二连接臂；7、足部；8、电磁铁；9、第三连接臂；10、上盖板。
具体实施方式
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属
于本发明保护的范围。
29.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
30.如图1所示，本发明提供了一种爬壁机器人，主要包括机身1、机械腿2、第一舵机3、第一连接臂4、第二舵机5、第二连接臂6、足部7以及电磁铁8。
31.其中，机身1具有一定厚度的中空壳体，壳体上、下盖板平行且形状均为中心对称，作为本发明优选的实施方式，本实施例中，机身1具有上、下盖均为正方形的壳体。第一舵机3周向平均分布于所述壳体的内围，所述第一舵机3的数量为偶数，本实施例中壳体内具有四个第一舵机3，分别布置在壳体内的转角处。各机械腿2分别与一个位于壳体内部的第一舵机3连接。
32.任意所述机械腿2包括依次连接的第一连接臂4、第二舵机5、第二连接臂6以及足部7，具体地，第一连接臂4的一端通过垂直转轴与所述第一舵机3连接，使得所述第一连接臂4能够在水平方向左右摆动，所述第一连接臂4的另一端与所述第二舵机5连接。第二舵机5通过水平转轴与所述第二连接臂6连接，使得所述第二连接臂6能够在垂直方向上下摆动，所述第二连接臂6的另一端固定连接足部7的下部，所述足部7上设置有电磁铁8。
33.机械腿2为保证运动稳定性为对称分布，具有水平和垂直平面的运动自由度。任意一条机械腿均设置有2个通过所述控制模块控制的舵机，其中第一舵机3通过螺栓固定在所述机身上；第二舵机5通过螺栓固定在第一连接臂4上。且机械腿的一端与所述机身1相连接，另一端与所述电磁铁连接8。本发明中机械腿为三段式，第一连接臂4与第二连接臂6分别通过第二舵机5相连，第一连接臂4与第三连接臂9通过轴相连。第二连接臂6、第三连接臂0分别与足部7通过轴相连。第一连接臂4、第二连接臂6、第三连接臂9与足部7形成平行四边形四连杆结构，通过第二舵机5控制第二连接臂6使得腿部进行垂直上下运动，使得金属表面与机器人足部之间不会产生额外的作用力阻碍机器人的行走，与其他非平行四边形四连杆结构爬臂机器人相比，避免了由于足部离开金属表面时摩擦力以及金属表面给予机器人足部的阻碍作用力导致机器人受到损伤或机器人无法正常行走。
34.机身与第一连接臂4通过的第一舵机3相连。通过第一舵机3控制第一连接臂4使得腿部进行水平运动。电磁铁8与足部7通过螺栓相连。其余腿部原理相同。所述机械腿的末端设置有失电型电磁铁；所述失电型电磁铁为通电消磁。
35.此外，壳体内部还设置有控制器，其无线通信装置接收外部控制信号，并将所述控制信号转换成控制指令，控制各第一舵机3和第二舵机5的旋转量，以及电磁铁8的电源通断。
36.在本实施例中，机械腿2通过模拟动物臂部肌肉仿真，机械腿2的一端与机身1相连接，另一端与电磁铁8连接；机械腿2为三节式，三节腿部之间通过两个舵机和轴连接。其中，一节机械腿部通过第一舵机3与机身1相连。这样的结构使得腿部具有三个自由度，也会使得机器人整体稳定性好,承载能力大,利于机器人的轻量化,并能跨越较大的障碍物，即便加上控制，也最大程度的节约了能量。所述机械腿为保证运动稳定性为对称分布，具有水平和垂直平面的运动自由度；任意一条机械腿均设置有2个通过所述控制模块控制的舵机，第一舵机3通过第一连接臂4，使得腿部可以水平方向运动；提供垂直平面方向的运动。第一连
接臂4与第二连接臂6通过第二舵机5相连，第一连接臂4与第三连接臂9通过轴相连。第二连接臂6、第三连接臂9与足部7通过轴相连。第一连接臂4、第二连接臂6、第三连接臂9与足部7形成平行四边形四连杆结构，通过第二舵机5控制第二连接臂6使得腿部进行垂直上下运动。
37.本发明还公开了一种船舶检测装置，包括检测单元，该检测单元设置在如上述爬壁机器人上。
38.本发明提供了一种面向船体检测的四足爬壁机器人，通过蜘蛛爬行运动获得启发，运用仿生学制作四足磁吸附爬壁机器人，后续在机器人机身集成多种船舶智能监控检测装置，最终得到能够完成船舶多功能智能检测的新型爬壁机器人。本实施例中，机身负责设置控制模块和之后逐步完善的多功能检测工具；机身上还设置有用于整机控制的控制模块以及对船体检测的检测单元。当前船舶智能检测装置主要应用于在役输油、气管路、船舶水下检修及船舶表面的除锈等方面,但其机械结构都存在很大的诟病，体积重量偏大、结构复杂、移动困难、灵活度差都是现在爬壁机器人所存在的缺点。所以本发明提出的船舶检测装置，可以有效的解决上述问题。
39.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。