一种集装箱检修设备的制作方法

1.本技术实施例涉及机器人领域，具体涉及一种集装箱检修设备。


背景技术：

2.集装箱是能装载包装或无包装货进行运输，并便于用机械设备进行装卸搬运的一种成组工具。集装箱的成功在于其产品的标准化以及由此建立的一整套运输体系，能够让一个载重几十吨的庞然大物实现标准化，并且以此为基础逐步实现全球范围内的船舶、港口、航线、公路、中转站、桥梁、隧道、多式联运相配套的物流系统。集装箱标准化历经了一个发展过程。国际标准化组织iso/tc104技术委员会自1961年成立以来，对集装箱国际标准作过多次补充、增减和修改，现行的国际标准为第1系列共13种，其宽度均一样(2438mm)、长度有四种(12192mm、9125mm、6058mm、2991mm)、高度有三种(2896mm、2591mm、2438mm)。随着世界连接的越来越紧密，各地的贸易需求越来越大，集装箱的使用也越来越广泛。
3.集装箱病害包括设备老化、故障、破损，柜门钢丝锁损坏等，为预防潜在的事故，应定期检查设备是否良好。目前集装箱的检修多由人工进行检修，一般使用云梯车搭载作业人员升降进行检查。堆叠的集装箱高度较高，人工进行检查属于高空作业，需要经过培训的专业检修人员进行检修，人工检修过程繁琐，效率低。同时检修人员也可能因自身操作失误产生安全事故。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种集装箱检修设备，用于提高集装箱检修的安全性。
5.本技术实施例第一方面提供了一种集装箱检修设备，包括：攀爬机器人、多个牵引无人机、多个卷扬机；
6.牵引无人机设置有抱爪，抱爪用于将牵引无人机固定在集装箱外侧；
7.各个牵引无人机通过绳索与攀爬机器人连接，卷扬机用于控制绳索卷收或放出的长度，控制攀爬机器人相对牵引无人机的位置；
8.攀爬机器人设置有检测设备，检测设备用于对集装箱外侧进行检测。
9.基于本技术实施例第一方面，本技术实施例第一方面的第一种实现方式中，抱爪包括自锁结构；
10.抱爪在抱紧状态下，自锁结构处于自锁状态。
11.基于本技术实施例第一方面或第一方面的第一种实现方式，本技术实施例第一方面的第二种实现方式中，牵引无人机还包括辅助相机；
12.辅助相机用于识别牵引无人机所在的位置，并用于识别集装箱顶部的扣孔，抱爪用于穿过并抱紧集装箱顶部的扣孔。
13.基于本技术实施例第一方面、第一方面的第一种实现方式和第二种实现方式任一种，本技术实施例第一方面的第三种实现方式中，攀爬机器人还包括底盘悬架、多个车轮；
14.多个车轮安装在底盘悬架，车轮用于在集装箱外侧运动。
15.基于本技术实施例第一方面、第一方面的第一种实现方式至第三种实现方式任一种，本技术实施例第一方面的第四种实现方式中，车轮为磁吸轮；
16.磁吸轮用于吸附在集装箱外侧。
17.基于本技术实施例第一方面、第一方面的第一种实现方式至第四种实现方式任一种，本技术实施例第一方面的第五种实现方式中，攀爬机器人还包括推力涵道；
18.推力涵道设置在攀爬机器人的背部，推力涵道产生的推力由攀爬机器人指向集装箱。
19.基于本技术实施例第一方面、第一方面的第一种实现方式至第五种实现方式任一种，本技术实施例第一方面的第六种实现方式中，攀爬机器人还包括检测作业臂；
20.检测作业臂的末端安装检测仪。
21.基于本技术实施例第一方面、第一方面的第一种实现方式至第六种实现方式任一种，本技术实施例第一方面的第七种实现方式中，牵引无人机还包括桨叶防护外壳；
22.桨叶防护外壳为镂空圆球状，牵引无人机的螺旋桨安装在桨叶防护外壳内。
23.基于本技术实施例第一方面、第一方面的第一种实现方式至第七种实现方式任一种，本技术实施例第一方面的第八种实现方式中，牵引无人机的数量为n，卷扬机数量为n，绳索数量为n；
24.每个牵引无人机通过一根绳索连接攀爬机器人，每根绳索由一个卷扬机控制。
25.基于本技术实施例第一方面、第一方面的第一种实现方式至第八种实现方式任一种，本技术实施例第一方面的第九种实现方式中，卷扬机固定设置在攀爬机器人。
26.从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：
27.本技术实施例中，多个牵引无人机能够飞行到堆叠的集装箱顶部，并使用抱爪固定在集装箱的外侧。安装有检测设备的攀爬机器人通过绳索连接各个牵引无人机，绳索的卷收和放出长度由卷扬机控制，使得攀爬机器人能够在绳索的提拉下在集装箱外侧进行检测和维修。使用绳索牵引，攀爬机器人能够快速地在集装箱外侧运动，可以进行遍历式扫描检测，也可以快速运动到指定位置进行定点检测维修。无需人工高空作业，效率高，安全性高。
附图说明
28.图1是本技术实施例的集装箱检修设备的工作状态示意图；
29.图2是本技术实施例的集装箱检修设备的牵引无人机结构图；
30.图3是本技术实施例的集装箱检修设备的牵引无人机的抱爪与集装箱顶部的扣孔配合示意图；
31.图4是本技术实施例的集装箱检修设备的攀爬机器人结构图；
32.附图标记：
33.1-牵引无人机；2-攀爬机器人；3-集装箱；4-绳索；5-无人机主框架；6-桨叶防护外壳；7-辅助相机；8-抱爪；9-底盘悬架；10-磁吸轮；11-检测作业臂；12-推力涵道；13-卷扬机；14-扣孔。
具体实施方式
34.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
35.如图1至图4所示，本技术实施例提供了一种集装箱检修设备，包括：攀爬机器人2、多个牵引无人机1、多个卷扬机13；
36.牵引无人机1设置有抱爪8，抱爪8用于将牵引无人机1固定在集装箱3外侧；抱爪8为钳状结构，能够抱紧集装箱3外侧的横梁、侧梁、角柱、门锁杆以及扣孔14等。牵引无人机1能够飞行到预设的位置，并使用抱爪8抱紧集装箱3外侧相对凸起的部件，使得牵引无人机1固定在集装箱3外侧。牵引无人机1能够自动飞行并抱紧，也能够被遥控飞行并抱紧。对一处集装箱3外侧检修完毕，需要结束检修或者更换另一处集装箱3时，抱爪8松开集装箱3外侧，使得牵引无人机1能够飞行到回收位置或另一处集装箱3外侧。
37.各个牵引无人机1通过绳索4与攀爬机器人2连接，卷扬机13用于控制绳索4卷收或放出的长度，控制攀爬机器人2相对牵引无人机1的位置；牵引无人机1固定在集装箱3外侧，通过绳索4牵引攀爬机器人2。攀爬机器人2在绳索4的提拉下，如提线木偶一般，在集装箱3外侧运动，并对所在位置的集装箱3进行检修。由于牵引无人机1固定在集装箱3外侧，攀爬机器人2相对牵引无人机1的位置改变，则攀爬机器人2相对集装箱3的位置改变。攀爬机器人2在集装箱3外侧运动，遍历集装箱3外侧，实现对集装箱3外侧的整体检修。检修包括检测和维修，攀爬机器人2可以只进行检测或维修，也可以进行检测和维修。维修可以是喷漆、焊接等。
38.攀爬机器人2设置有检测设备，检测设备用于对集装箱3外侧进行检测。检测可以是视觉检测、超声检测等，也就是说，可以是对集装箱3外侧的漆皮脱落等进行检测，也可以是对集装箱3外侧的金属疲劳等进行检测。
39.本技术实施例的一种实现方式中，抱爪8包括自锁结构；
40.抱爪8在抱紧状态下，自锁结构处于自锁状态。抱爪8的动作有张开和闭合，抱爪8进行闭合动作时，自锁结构不会阻碍抱爪8运动；抱爪8进行张开动作时，自锁结构会阻碍抱爪8运动。因而当抱爪8需要张开时，要先解锁自锁结构，然后再张开。
41.如图2至图3所示，本技术实施例的一种实现方式中，牵引无人机1还包括辅助相机7；
42.辅助相机7用于识别牵引无人机1所在的位置，并用于识别集装箱3顶部的扣孔14，抱爪8用于穿过并抱紧集装箱3顶部的扣孔14。
43.辅助相机7能够拍摄周围的环境，识别出集装箱3，并根据图像计算牵引无人机1与集装箱3的距离和位置关系等。辅助相机7拍摄集装箱3，并重点识别集装箱3的顶角，并引导牵引无人机1向集装箱3的顶角飞行。集装箱3的顶角设置有扣孔14。牵引无人机1飞行到集装箱3顶角后，辅助相机7识别扣孔14，并引导抱爪8与扣孔14配合。为了能够更好地控制抱
爪8抱紧扣孔14，辅助相机7安装在抱爪8的附近，辅助相机7优选能够拍摄到抱爪8的安装位置和角度。
44.一般而言辅助相机7和抱爪8都安装在牵引无人机1的底部。辅助相机7的拍摄角度可以是固定的，也可以是活动的，如果辅助相机7的拍摄角度是活动的，可以使用电机控制拍摄角度。
45.如图4所示，本技术实施例的一种实现方式中，攀爬机器人2还包括底盘悬架9、多个车轮；
46.多个车轮安装在底盘悬架9，车轮用于在集装箱3外侧运动。攀爬机器人2可以呈现为小车的形态。攀爬机器人2也可以称为攀爬小车，简称为小车。车轮的数量可以是2、3、4、5或6等，具体不做限制，此处以4个车轮为例进行说明。底盘悬架9上安装车轮，并能够控制车轮转动、转向，以使得攀爬机器人2能够在集装箱3外侧灵活运动。优选的，底盘悬架9还设置有减震结构，以提高攀爬机器人2在集装箱3表面运动的稳定性。
47.本技术实施例的一种实现方式中，车轮为磁吸轮10；
48.磁吸轮10用于吸附在集装箱3外侧。磁吸轮10上设置有永磁材料，能够与铁质的集装箱3产生磁力，使得攀爬机器人2能够更加紧密地贴合在集装箱3外侧。避免由于风力或其他外力的影响，攀爬机器人2脱离集装箱3，或与集装箱3碰撞导致攀爬机器人2或集装箱3的损坏。
49.除了使用车轮外，还可以使用履带。履带也可以是磁吸履带。集装箱3一般由钢材制造，属于钢材结构。对于一般的钢材平面结构攀爬，现一般采用磁吸附履带攀爬小车对其进行攀爬检修。在一般的平整表面结构下，磁吸附小车可以较好地完成检修任务，但集装箱3表面是由带有凹凸状的条形钢板构成，履带式磁吸附小车很难较好地吸附在集装箱3表面，小车有掉落的风险。
50.本技术实施例的一种实现方式中，攀爬机器人2还包括推力涵道12；推力涵道12能够推动空气流动，推力涵道12的出风口朝向远离集装箱3的方向，因而空气被推力涵道12吸收并向着远离集装箱3的方向喷出，使得空气作用于推力涵道12的力的方向为指向集装箱3。推力涵道12安装在攀爬机器人2，因而推力涵道12作用于攀爬机器人2的力指向集装箱3，使得攀爬机器人2对集装箱3产生一个压力。借助推力涵道12，攀爬机器人2能够更加稳定地在集装箱3外侧运动。
51.推力涵道12设置在攀爬机器人2的背部，推力涵道12产生的推力由攀爬机器人2指向集装箱3。攀爬机器人2靠近集装箱3的一侧为腹部，攀爬机器人2远离集装箱3的一侧为背部。
52.本技术实施例的一种实现方式中，攀爬机器人2还包括检测作业臂11；检测作业臂11为机械臂，具有多个自由度，能够灵活地进行检测或维修。
53.检测作业臂11的末端安装检测仪。检测仪可以是摄像头、超声波探测仪、红外探测仪等。
54.检测作业臂11还可以安装油漆喷头、电焊焊头等，以对集装箱3进行维修。
55.如图2所示，本技术实施例的一种实现方式中，牵引无人机1还包括桨叶防护外壳6；
56.桨叶防护外壳6为镂空圆球状，牵引无人机1的螺旋桨安装在桨叶防护外壳6内。桨
叶防护外壳6内部能够容纳螺旋桨旋转，且空气能够穿过桨叶防护外壳6。牵引无人机1可以具有多个螺旋桨，每个螺旋桨有一个桨叶防护外壳6提供保护。
57.如图1所示，本技术实施例的一种实现方式中，牵引无人机1的数量为n，卷扬机13数量为n，绳索4数量为n；
58.每个牵引无人机1通过一根绳索4连接攀爬机器人2，每根绳索4由一个卷扬机13控制。牵引无人机1、卷扬机13和绳索4一一对应，能够更加灵活准确地控制攀爬机器人2。n可以等于2、3、4、5、6等，具体不作限制。
59.此处以n＝2为例进行说明。如图所示，集装箱检修设备主要分为三个部分，两个飞行牵引无人机1和一个攀爬小车。其总体设计方案为：两个带有抱爪8的无人机，利用辅助相机7进行视觉定位，将无人机定位在堆叠集装箱3顶部的两个扣孔14处，并用无人机自带的抱爪8抱紧，固定。牵引无人机1也可以称为飞行牵引无人机1或无人机。
60.待无人机固定于堆叠集装箱3最顶部两侧时，攀爬小车开始运动。攀爬小车自身带磁吸轮10，可吸附于集装箱3的表面。同时，攀爬小车可通过自身的卷扬机13拽紧拉绳，通过拉绳的拉力减小攀爬小车的重力作用，便于小车的攀爬。同时，攀爬小车上装有推力涵道12，涵道工作时的压力可作用于攀爬小车，使攀爬小车进一步贴附于集装箱3表面。绳索4也可以称为拉绳。推力涵道12可以简称为涵道。
61.一旦小车在运行中出现脱落的情况，小车可通过两个拉绳调整位姿，并利用涵道推力使小车重新贴附于集装箱3表面重新进行工作，避免了小车脱落掉下损坏及发生安全事故的风险。
62.本技术实施例采用无人机拉绳牵引+轮式攀爬方式，减小攀爬小车脱离集装箱3表面的可能性，减小攀爬小车脱落砸下及其引起安全事故的风险。
63.如图4所示，本技术实施例的一种实现方式中，卷扬机13固定设置在攀爬机器人2。
64.卷扬机13也可以安装在牵引无人机1。卷扬机13安装在攀爬机器人2，相比于安装在牵引无人机1，能够使得无人机重量更轻，牵引无人机1能够更快飞行到指定位置。
65.本技术实施例的检修设备不但可以用于集装箱3表面检修，也可以用于其他一类钢材构造非平整表面检修。
66.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种集装箱检修设备，其特征在于，包括：攀爬机器人(2)、多个牵引无人机(1)、多个卷扬机(13)；所述牵引无人机(1)设置有抱爪(8)，所述抱爪(8)用于将所述牵引无人机(1)固定在集装箱(3)外侧；各个所述牵引无人机(1)通过绳索(4)与所述攀爬机器人(2)连接，所述卷扬机(13)用于控制所述绳索(4)卷收或放出的长度，控制所述攀爬机器人(2)相对所述牵引无人机(1)的位置；所述攀爬机器人(2)设置有检测设备，所述检测设备用于对所述集装箱(3)外侧进行检测。2.根据权利要求1所述的集装箱检修设备，其特征在于，所述抱爪(8)包括自锁结构；所述抱爪(8)在抱紧状态下，所述自锁结构处于自锁状态。3.根据权利要求2所述的集装箱检修设备，其特征在于，所述牵引无人机(1)还包括辅助相机(7)；所述辅助相机(7)用于识别所述牵引无人机(1)所在的位置，并用于识别集装箱(3)顶部的扣孔(14)，所述抱爪(8)用于穿过并抱紧集装箱(3)顶部的所述扣孔(14)。4.根据权利要求1所述的集装箱检修设备，其特征在于，所述攀爬机器人(2)还包括底盘悬架(9)、多个车轮；多个所述车轮安装在所述底盘悬架(9)，所述车轮用于在所述集装箱(3)外侧运动。5.根据权利要求4所述的集装箱检修设备，其特征在于，所述车轮为磁吸轮(10)；所述磁吸轮(10)用于吸附在所述集装箱(3)外侧。6.根据权利要求1所述的集装箱检修设备，其特征在于，所述攀爬机器人(2)还包括推力涵道(12)；所述推力涵道(12)设置在所述攀爬机器人(2)的背部，所述推力涵道(12)产生的推力由所述攀爬机器人(2)指向所述集装箱(3)。7.根据权利要求1所述的集装箱检修设备，其特征在于，所述攀爬机器人(2)还包括检测作业臂(11)；所述检测作业臂(11)的末端安装检测仪。8.根据权利要求1所述的集装箱检修设备，其特征在于，所述牵引无人机(1)还包括桨叶防护外壳(6)；所述桨叶防护外壳(6)为镂空圆球状，所述牵引无人机(1)的螺旋桨安装在所述桨叶防护外壳(6)内。9.根据权利要求1所述的集装箱检修设备，其特征在于，所述牵引无人机(1)的数量为n，所述卷扬机(13)数量为n，所述绳索(4)数量为n；每个所述牵引无人机(1)通过一根所述绳索(4)连接所述攀爬机器人(2)，每根所述绳索(4)由一个所述卷扬机(13)控制。10.根据权利要求1所述的集装箱检修设备，其特征在于，所述卷扬机(13)固定设置在所述攀爬机器人(2)。

技术总结
本申请实施例提供了一种集装箱检修设备，用于提高集装箱检修的安全性。牵引无人机设置有抱爪，抱爪用于将牵引无人机固定在集装箱外侧；各个牵引无人机通过绳索与攀爬机器人连接，卷扬机用于控制绳索卷收或放出的长度，控制攀爬机器人相对牵引无人机的位置；攀爬机器人设置有检测设备，检测设备用于对集装箱外侧进行检测。多个牵引无人机能够飞行到堆叠的集装箱顶部，并使用抱爪固定在集装箱的外侧。安装有检测设备的攀爬机器人通过绳索连接各个牵引无人机，绳索的卷收和放出长度由卷扬机控制，使得攀爬机器人能够在绳索的提拉下在集装箱外侧进行检测和维修。无需人工高空作业，效率高，安全性高。安全性高。安全性高。


技术研发人员：丁宁 郑振粮 张爱东
受保护的技术使用者：深圳市人工智能与机器人研究院
技术研发日：2022.12.12
技术公布日：2023/5/16