CN102060057A - 飞机油箱检查机器人系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种飞机油箱检查机器人系统及其控制方法。系统由机器人本体和地面监控系统组成；机器人本体包括底盘、外壳、两条履带、摄像机支撑架、纵向运动驱动机构、横向运动驱动机构、升降驱动机构和调度控制系统；所述的地面监控系统为一台便携式计算机。本发明提供的飞机油箱检查机器人系统能够代替检修人员进入到油箱的内部，并能检查出油箱的内漏点及腐蚀位置，这样不仅可以改善检修人员的工作环境，保障维修质量，提高维修效率，而且可以缩短飞机停场时间，从而降低机场经济损失。

Description

飞机油箱检查机器人系统及其控制方法

技术领域

本发明属于民用航空技术领域，特别是涉及一种飞机油箱检查机器人系统及其控制方法。

背景技术

在民航机务维修中，飞机油箱渗漏及腐蚀一直是一个相当棘手的问题。由于油箱内部的工作环境恶劣且结构复杂，操作空间小，而且不同机型的油箱结构各异，并且中央油箱和机翼油箱均有桁条结构，因此燃油渗漏路径难以分析，内漏点及腐蚀位置很难确定。为了尽快完成抢修任务，快速、准确地查找到漏点及腐蚀的位置就显得十分重要。目前，油箱漏点及腐蚀位置的确定主要通过人工的方式完成，在此过程中，检修人员经常需要进入到油箱的内部进行检查。由于油箱内遍布油渍，并混杂着油气，属于易燃易爆场所，因此即使进入油箱的检修人员已经采取了严格的AMM安全措施，但仍然存在着易燃、易爆、人员中毒和飞机/设备损坏的危险性，所以采用这种人工方式检修油箱往往需要很长的停场时间，有时甚至反复几次才能完成，因此机场的经济损失大。另外，由于在这种恶劣的环境下检修人员根本无法连续工作，特别是有些区域的空间十分窄小，因此检修人员检查不便或根本无法检查，从而导致检修人员的劳动强度大，效率低。

为了解决上述问题，1994年卡内基梅隆大学联邦机器人技术中心(FRC)设计了一种用于检查地面储油罐的移动机器人系统-海王星系统。该系统由四部分组成：自动爬行小车、吊舱、水声定位系统和外部远程监控系统。其中自动爬行小车上携带有视觉传感器和超声波传感器；吊舱位于油罐顶部，用于收放机器人；水声定位系统处于罐内，用来跟踪控制机器人的位置。机器人能够在不需要清空储油罐的情况下自主地进入到储油罐的内部，并通过传感器采集数据，利用摄像机和超声波诊断储油罐内侧底部和侧面是否存在腐蚀部位。

2004年英国伦敦南岸大学电子信息工程学院研制了一种对浮式生产储油罐自动进行无损检测的可浮游和爬行的机器人，其组成包括推进器、驱动轮、扫描臂、可变浮力箱和用于密封电子器件的外壳；所有的电机、运动控制器、导航电子器件和无损检测探伤仪被放在抗压无裂纹的受压舱内。这种机器人可以浮游和爬墙，在油罐使用中及充满油的情况下对油罐的内墙和底表面焊接点进行无损检测。

2004年葡萄牙里斯本Taguspark科学园设计了一种robtank inspec自动检测工具，其能够对充满危险液体的油罐进行检测。一个装有四轮并可以转向的小车附着在油罐的内壁上，其利用装载的超声波系统检测储油罐，油罐外面设有用绳与检测小车连接并控制小车位置的操作控制工具。该工具可以检测大型储油罐内侧底部是否因受到腐蚀而产生泄漏，而且不用将油罐清空就可以实现。

2004年9月清华大学机器人与自动化实验室研制的大型油罐自动检测系统TH Climber I是以磁吸附爬壁机器人作为载体，将涡流检测技术应用于油罐检测，很好地解决了这一问题。与常规的无损检测设备相比，该系统引入了配有多传感器系统的智能机器人，在检测灵活性和可靠性上具有不可比拟的优势；此外，采用涡流检测技术能够在检测探头不与油罐壁面直接接触的情况下对表面或近表面缺陷进行探测，从而为探头的高速运动提供了可靠保障。现场实验结果表明，该系统智能化程度高，运动稳定可靠，因此大大提高了油罐检测的效率。

2005年7月东华大学研制成功了一种“空调管道清洗机器人”，该机器人和家用吸尘器的体积相近，并且四个脚上有四条履带，能够在9厘米高的台阶上上下下，并能轻便自如地爬到中央空调的各个角落，甚至能够到各种形状的通风管道内部清扫管道中的垃圾，并且通过视频系统清除各个角落里的细菌、病毒，喷涂各种消毒液。

2006年12月东北大学研究出一种球形管道机器人，其是将球形机器人的结构应用于管道爬行中。该机器人利用球形机器人运动全向性、转弯灵活的特点，解决了管道机器人中普遍存在的转弯困难、运动速度慢等问题。

2009年武汉亚伯兰机电设备有限公司设计的油烟管道清洗机器人是一种专门用于清洗酒店、宾馆、学校、企事业单位等处油烟管道的专用清洗机器人。其操作简单、清洗效率高。

综上所述，虽然国内外多家研究机构已研究出油气混合环境中进行作业的机器人，并已进行实际应用。但到目前为止尚未见到能够在飞机油箱内爬行，并且可以进行油箱泄漏和腐蚀检查的机器人见诸报道。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能降低检修人员工作强度、保障人员安全、提高检修效率、缩短飞机停场时间以及降低机场经济损失的飞机油箱检查机器人系统。

本发明的另一个目的在于提供一种上述飞机油箱检查机器人系统的控制方法。

为了达到上述目的，本发明提供的飞机油箱检查机器人系统由机器人本体和地面监控系统组成；所述的机器人本体包括底盘、外壳、两条履带、摄像机支撑架、纵向运动驱动机构、横向运动驱动机构、升降驱动机构和调度控制系统；其中底盘沿水平方向设置，并且中部沿其长度方向相隔距离形成有两个通孔；外壳安装在底盘的表面；两条履带分别设置在外壳的两侧，每条履带上设有两个同步轮、多个支撑轮和套在同步轮及支撑轮外部的同步齿形带；摄像机支撑架竖直安装在外壳的顶部；纵向运动驱动机构、横向运动驱动机构、升降驱动机构和调度控制系统均安装在外壳的内部；所述的地面监控系统为一台便携式计算机。

所述的纵向运动驱动机构安装在底盘的前部，其包括两个纵向运动驱动电机和两个联轴器；每个纵向运动驱动电机的输出轴分别通过一个联轴器与两条履带上位于前端的一对同步轮相连，用于驱动同步轮进行转动。

所述的横向运动驱动机构安装在底盘的中部，其包括上盖板、四个侧板、两个横向运动驱动电机、两套伞齿轮、两个主动轮和两个从动轮；其中上盖板水平设置在底盘的上方，并且其长度方向与底盘的长度方向一致；四个侧板的上端相隔距离连接在上盖板的底面上，并且沿与底盘的宽度方向平行设置，位于同一侧的两个侧板的下端同时贯穿设置在底盘上的一个通孔内，并且位于同一侧的两个侧板之间分别设置有一个横向运动驱动电机、一套伞齿轮、一个主动轮和一个从动轮，并且主动轮和从动轮并排设置；其中横向运动驱动电机安装在位于中间部位的侧板上靠近外侧的表面上，其输出轴通过一套伞齿轮与一个主动轮相连，而从动轮则利用支撑轴直接安装在上述两个侧板之间，并且两个主动轮和两个从动轮在底盘上交错设置。

所述的升降驱动机构设置在横向运动驱动机构上位于中间的两个侧板之间，其包括直线步进电机、丝杠、升降螺母、两个直线轴承和两根光轴；其中直线步进电机安装在横向运动驱动机构上位于内侧的两个侧板之间的底盘表面，沿垂直方向设置的丝杠为其输出轴；升降螺母固定在上盖板26上，并且与丝杠的上部相配合；两个直线轴承分别安装在横向运动驱动机构上位于中间的两个侧板的内表面上；两根光轴的下端分别通过一个固定座固定在位于直线步进电机两侧的底盘上，上部与直线轴承相配合。

所述的调度控制系统包括主控计算机、运动控制系统、感知系统、无线网卡和电源系统，其中主控计算机选用嵌入式工控机；运动控制系统由运动控制驱动卡和摄像机控制机构组成，其中运动控制驱动卡通过RS232串行数据总线与主控计算机相连接；摄像机控制机构通过RS232串行数据总线与主控计算机相连接；感知系统由内部感知系统和外部感知系统组成；其中内部感知系统包括四个光电编码器及平面直角罗盘；四个光电编码器分别集成在两个纵向运动驱动电机和横向运动驱动电机的尾轴上，并且其输出端与运动驱动控制卡相连接；平面直角罗盘安装在外壳的内部，并通过串口扩展卡与主控计算机相连接；外部感知系统包括PTZ摄像机、多个照明灯和光电传感器；其中PTZ摄像机安装在摄像机支撑架上，并且通过图像采集卡与主控计算机相连接；多个照明灯分别安装在外壳的四周外侧面上，并通过数字量采集卡与主控计算机相连接；光电传感器安装在底盘的底面上，其通过数字量采集卡与主控计算机相连接；无线网卡通过USB总线与主控计算机相连接；电源系统47与调度控制系统中的其它装置相连，由电池和电源板组成。

所述的地面监控系统由监控站操作台和无线网卡组成。

所述的主动轮和从动轮采用尼龙材料制成。

本发明提供的飞机油箱检查机器人系统控制方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)系统自检及初始化的S1阶段；在此阶段中，本系统将对相关设备或传感器的工作状况进行检测，并对传感器数据及运行期间的状态变量进行初始化；

2)对自检结果是否正常进行判断的S2阶段；如果判断结果为“是”，进入S3阶段；否则进入S9阶段以进行异常处理，然后结束运行；

3)远程读取地面监控系统下达指令的S3阶段；在此阶段中，机器人将在规定的时间内远程读取地面监控系统60发出的指令，然后进入S4阶段；

4)对机器人是否读取到新指令进行判断的S4阶段；如果判断结果为“是”，进入S5阶段；否则返回到S3的入口处以继续循环；

5)对指令进行解析的S5阶段；在此阶段中将对S3阶段中接收到的地面监控系统60发出的控制指令进行解析，以得到具体控制命令参数，并对机器人本体的控制指令进行更新，然后进入S6阶段；

6)执行动作的S6阶段；在此阶段中将产生的控制指令传送到驱动机构，以执行相应的动作，然后进入S7阶段；

7)进行状态更新的S7阶段；对在此阶段中机器人本体的状态、中间结果及环境状况进行更新，然后进入S8阶段；

8)对是否退出进行判断的S8阶段；如果判断结果为“是”，结束程序运行；否则返回到S3阶段的入口处以继续循环。

本发明提供的飞机油箱检查机器人系统能够代替检修人员进入到油箱的内部，并能检查出油箱的内漏点及腐蚀位置，这样不仅可以改善检修人员的工作环境，保障维修质量，提高维修效率，而且可以缩短飞机停场时间，从而降低机场经济损失。

附图说明

图1为本发明提供的飞机油箱检查机器人系统中机器人本体外部结构立体图。

图2为本发明提供的飞机油箱检查机器人系统中纵向运动驱动机构示意图。

图3为本发明提供的飞机油箱检查机器人系统中横向及升降运动驱动机构示意图。

图4为本发明提供的飞机油箱检查机器人系统中调度控制系统组成框图。

图5为本发明提供的飞机油箱检查机器人系统控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的飞机油箱检查机器人系统及其控制方法进行详细说明。

如图1-图4所示，本发明提供的飞机油箱检查机器人系统由机器人本体和地面监控系统组成；所述的机器人本体包括底盘28、外壳5、两条履带15、摄像机支撑架4、纵向运动驱动机构、横向运动驱动机构、升降驱动机构和调度控制系统；其中底盘28沿水平方向设置，并且中部沿其长度方向相隔距离形成有两个通孔；外壳5安装在底盘28的表面；两条履带15分别设置在外壳5的两侧，每条履带15上设有两个同步轮6、多个支撑轮7和套在同步轮6及支撑轮7外部的同步齿形带8；摄像机支撑架4竖直安装在外壳5的顶部；纵向运动驱动机构、横向运动驱动机构、升降驱动机构和调度控制系统均安装在外壳5的内部；所述的地面监控系统为一台便携式计算机。

所述的纵向运动驱动机构54安装在底盘28的前部，其包括两个纵向运动驱动电机13和两个联轴器11；每个纵向运动驱动电机13的输出轴分别通过一个联轴器11与两条履带15上位于前端的一对同步轮6相连，用于驱动同步轮6进行转动。

所述的横向运动驱动机构53安装在底盘28的中部，其包括上盖板26、四个侧板27、两个横向运动驱动电机34、两套伞齿轮35、两个主动轮36和两个从动轮30；其中上盖板26水平设置在底盘28的上方，并且其长度方向与底盘28的长度方向一致；四个侧板27的上端相隔距离连接在上盖板26的底面上，并且沿与底盘28的宽度方向平行设置，位于同一侧的两个侧板27的下端同时贯穿设置在底盘28上的一个通孔内，并且位于同一侧的两个侧板27之间分别设置有一个横向运动驱动电机34、一套伞齿轮35、一个主动轮36和一个从动轮30，并且主动轮36和从动轮30并排设置；其中横向运动驱动电机34安装在位于中间部位的侧板27上靠近外侧的表面上，其输出轴通过一套伞齿轮35与一个主动轮36相连，而从动轮30则利用支撑轴直接安装在上述两个侧板27之间，并且两个主动轮36和两个从动轮30在底盘28上交错设置。

所述的升降驱动机构55设置在横向运动驱动机构上位于中间的两个侧板27之间，用于控制横向运动驱动机构的升降，其包括直线步进电机32、丝杠23、升降螺母22、两个直线轴承25和两根光轴24；其中直线步进电机32安装在横向运动驱动机构上位于内侧的两个侧板27之间的底盘28表面，沿垂直方向设置的丝杠23为其输出轴，对升降起驱动作用；升降螺母22固定在上盖板26上，并且与丝杠23的上部相配合；两个直线轴承25分别安装在横向运动驱动机构上位于中间的两个侧板27的内表面上；两根光轴24的下端分别通过一个固定座31固定在位于直线步进电机32两侧的底盘28上，上部与直线轴承25相配合，对于横向运动驱动机构的升降起导向作用。当直线步进电机32带动丝杠23旋转时，丝杠23之上的升降螺母22将随之上下移动，从而通过上盖板26及四个侧板27带动整个横向运动驱动机构进行升降，由此实现横向运动驱动机构和纵向运动驱动机构之间的切换。

所述的调度控制系统包括主控计算机40、运动控制系统、感知系统、无线网卡46和电源系统47，其中：主控计算机40选用嵌入式工控机，是整个控制系统的核心，在接收到地面监控系统60发送的指令后，机器人本体能够根据控制指令进行工作，同时向运动控制驱动卡45发送控制指令，使得机器人本体能横向或纵向运动，并可将机器人本体的位姿实时反馈到地面监控系统60上。嵌入式工控机的存储容量及运算速度都能满足系统要求。运动控制系统由运动控制驱动卡45和摄像机控制机构44组成，其中运动控制驱动卡45通过RS232串行数据总线与主控计算机40相连接，其能根据主控计算机40的指令产生脉宽调制信号，并经驱动电路将该脉宽调制信号转换成电压信号，以直接驱动横向运动驱动电机34、纵向运动驱动电机13以及直线步进电机32的运转，从而实现纵横向机构的前进、后退、转弯、升降等功能；摄像机控制机构44通过RS232串行数据总线与主控计算机40相连接，用于控制PTZ摄像机1的开闭以及方向和焦距的调整等操作；感知系统利用传感器采集外界信息，并对该信息进行融合处理，作为决策和行为控制的依据，该系统由内部感知系统和外部感知系统组成；其中内部感知系统包括四个光电编码器14及平面直角罗盘52；四个光电编码器14分别集成在两个纵向运动驱动电机13和横向运动驱动电机34的尾轴上，并且其输出端与运动驱动控制卡45相连接，用于检测上述电机的旋转角度和转速，从而实现位置和速度的闭环控制，同时为主控计算机40提供里程和位置等相关信息；平面直角罗盘52安装在外壳5的内部，并通过串口扩展卡42与主控计算机40相连接，为机器人本体提供方位信息，以调整和控制机器人本体的行为，并为导航控制提供依据；主控计算机40能够通过综合内部感知系统所采集到的数据来推算出机器人本体的运行姿态。外部感知系统包括PTZ摄像机1、多个照明灯3和光电传感器51，用于机器人本体获取周围环境中各类目标的状态及特征信息，使机器人本体-环境间能发生交互作用，从而使机器人本体对环境有自适应能力；其中PTZ摄像机1安装在摄像机支撑架4上，并且通过图像采集卡43与主控计算机40相连接，可实时采集环境图像，为后续图像处理和图像传输做准备；多个照明灯3分别安装在外壳5的四周外侧面上，并通过数字量采集卡41与主控计算机40相连接，从而实现照明灯的开关控制，以适应不同的光线；光电传感器51安装在底盘28的底面上，其通过数字量采集卡41与主控计算机40相连接，用于判断机器人本体是否“踩到”桁条上，在横、纵向运动驱动机构进行切换时以此作为切换判断的依据，并可对已越过的桁条进行计数，从而辅助机器人本体进行定位；另外，本系统能够将光电编码器14、平面直角罗盘52及光电传感器51的有关信息进行融合，从而使机器人本体的定位更加准确。无线网卡46为主控计算机40与地面监控系统60之间的信息通道，其通过USB总线与主控计算机40相连接，主控计算机40通过无线网卡46向地面监控系统60发送视频信息及其它状态信息，并接收地面监控系统60发来的控制指令。电源系统47与调度控制系统中的其它装置相连，由电池和电源板组成，其可为机器人本体提供一个稳定可靠的动力能源。其中电池可采用锂电池，充电后可持续工作2小时以上。

所述的地面监控系统60由监控站操作台62和无线网卡61组成，监控站操作台62通过无线网卡61与机器人本体建立互通信道，操作人员可通过监控站操作台62上的键盘、按钮或者触摸屏向机器人本体发出指令，使机器人本体以远程操控方式进行工作。监控站操作台62上的显示屏可显示出由PTZ摄像机1拍摄的油箱内环境图像，这样便于操作人员进行检查；而且还可显示出当前的地图信息及机器人本体的实时状态信息，操作人员据此可确定检查路线。

所述的主动轮36和从动轮30采用尼龙材料制成，并且其尺寸由所跨的桁条高度来决定。

当需要利用本发明提供的飞机油箱检查机器人系统对飞机油箱进行内漏点及腐蚀位置检查时，操作人员将根据机器人本体传输的视觉图像而基于键盘或操纵杆来控制机器人本体的纵向运动或横向运动。机器人本体纵向运动时是依靠两条履带15的移动前行，在此状态下，横向运动驱动机构53将利用升降驱动机构55上的直线步进电机32使其上的两个主动轮36和两个从动轮30向上升起而脱离开地面。当需要从纵向运动转换成横向运动时，操作人员可点击监控站操作台62上相应的按键，利用升降驱动机构55上的直线步进电机32使横向运动驱动机构53上的两个主动轮36和两个从动轮30下降而接触在地面上，直至使两条履带15脱离开地面，这时机器人本体就可以利用两个主动轮36和两个从动轮30进行横向运动。在上述运动过程中，机器人本体融合光电编码器14、平面直角罗盘52和光电传感器51的数据得到定位信息，并将此信息返回到地面监控系统60，使得操作人员能对检查环境能有一个整体掌握。在对检测点进行检查时，操作人员可对PTZ摄像机1传输给监控站操作台62的图像进行察看，并可远程操控PTZ摄像机1进行水平转动和俯仰运动，以调整检查区域，还可对PTZ摄像机1进行变焦距的操作，以便进行更精细的检查，同时可控制照明灯3的开闭以适应油箱内的光线情况。

如图5所示，本发明提供的飞机油箱检查机器人系统控制过程包括按顺序进行的下列步骤：

1)系统自检及初始化的S1阶段；在此阶段中，本系统将对相关设备或传感器的工作状况进行检测，并对传感器数据及运行期间的状态变量进行初始化，如当前机器人本体的位置、罗盘的数据等。

2)对自检结果是否正常进行判断的S2阶段；如果判断结果为“是”，进入S3阶段；否则进入S9阶段以进行异常处理，然后结束运行。

3)远程读取地面监控系统下达指令的S3阶段；在此阶段中，机器人将在规定的时间内远程读取地面监控系统60发出的指令，然后进入S4阶段。

4)对机器人是否读取到新指令进行判断的S4阶段；如果判断结果为“是”，进入S5阶段；否则返回到S3的入口处以继续循环。

5)对指令进行解析的S5阶段；对S3阶段中接收到的地面监控系统60发出的控制指令进行解析，以得到具体控制命令参数，并对机器人本体的控制指令进行更新，然后进入S6阶段。

6)执行动作的S6阶段；在此阶段中将产生的控制指令传送到驱动机构，以执行相应的动作，然后进入S7阶段。

7)进行状态更新的S7阶段；对在此阶段中机器人本体的状态、中间结果及环境状况进行更新，然后进入S8阶段。

8)对是否退出进行判断的S8阶段；如果判断结果为“是”，结束程序运行；否则返回到S3阶段的入口处以继续循环。

Claims (8)

1.一种飞机油箱检查机器人系统，其特征在于：所述的飞机油箱检查机器人系统由机器人本体和地面监控系统组成；所述的机器人本体包括底盘(28)、外壳(5)、两条履带(15)、摄像机支撑架(4)、纵向运动驱动机构、横向运动驱动机构、升降驱动机构和调度控制系统；其中底盘(28)沿水平方向设置，并且中部沿其长度方向相隔距离形成有两个通孔；外壳(5)安装在底盘(28)的表面；两条履带(15)分别设置在外壳(5)的两侧，每条履带(15)上设有两个同步轮(6)、多个支撑轮(7)和套在同步轮(6)及支撑轮(7)外部的同步齿形带(8)；摄像机支撑架(4)竖直安装在外壳(5)的顶部；纵向运动驱动机构、横向运动驱动机构、升降驱动机构和调度控制系统均安装在外壳(5)的内部；所述的地面监控系统为一台便携式计算机。

2.根据权利要求1所述的飞机油箱检查机器人系统，其特征在于：所述的纵向运动驱动机构(54)安装在底盘(28)的前部，其包括两个纵向运动驱动电机(13)和两个联轴器(11)；每个纵向运动驱动电机(13)的输出轴分别通过一个联轴器(11)与两条履带(15)上位于前端的一对同步轮(6)相连，用于驱动同步轮(6)进行转动。

3.根据权利要求1所述的飞机油箱检查机器人系统，其特征在于：所述的横向运动驱动机构(53)安装在底盘(28)的中部，其包括上盖板(26)、四个侧板(27)、两个横向运动驱动电机(34)、两套伞齿轮(35)、两个主动轮(36)和两个从动轮(30)；其中上盖板(26)水平设置在底盘(28)的上方，并且其长度方向与底盘(28)的长度方向一致；四个侧板(27)的上端相隔距离连接在上盖板(26)的底面上，并且沿与底盘(28)的宽度方向平行设置，位于同一侧的两个侧板(27)的下端同时贯穿设置在底盘(28)上的一个通孔内，并且位于同一侧的两个侧板(27)之间分别设置有一个横向运动驱动电机(34)、一套伞齿轮(35)、一个主动轮(36)和一个从动轮(30)，并且主动轮(36)和从动轮(30)并排设置；其中横向运动驱动电机(34)安装在位于中间部位的侧板(27)上靠近外侧的表面上，其输出轴通过一套伞齿轮(35)与一个主动轮(36)相连，而从动轮(30)则利用支撑轴直接安装在上述两个侧板(27)之间，并且两个主动轮(36)和两个从动轮(30)在底盘(28)上交错设置。

4.根据权利要求1所述的飞机油箱检查机器人系统，其特征在于：所述的升降驱动机构(55)设置在横向运动驱动机构上位于中间的两个侧板(27)之间，其包括直线步进电机(32)、丝杠(23)、升降螺母(22)、两个直线轴承(25)和两根光轴(24)；其中直线步进电机(32)安装在横向运动驱动机构上位于内侧的两个侧板(27)之间的底盘(28)表面，沿垂直方向设置的丝杠(23)为其输出轴；升降螺母(22)固定在上盖板(26)上，并且与丝杠(23)的上部相配合；两个直线轴承(25)分别安装在横向运动驱动机构上位于中间的两个侧板(27)的内表面上；两根光轴(24)的下端分别通过一个固定座(31)固定在位于直线步进电机(32)两侧的底盘(28)上，上部与直线轴承(25)相配合。

5.根据权利要求1所述的飞机油箱检查机器人系统，其特征在于：所述的调度控制系统包括主控计算机(40)、运动控制系统、感知系统、无线网卡(46)和电源系统(47)，其中主控计算机(40)选用嵌入式工控机；运动控制系统由运动控制驱动卡(45)和摄像机控制机构(44)组成，其中运动控制驱动卡(45)通过RS232串行数据总线与主控计算机(40)相连接；摄像机控制机构(44)通过RS232串行数据总线与主控计算机(40)相连接；感知系统由内部感知系统和外部感知系统组成；其中内部感知系统包括四个光电编码器(14)及平面直角罗盘(52)；四个光电编码器(14)分别集成在两个纵向运动驱动电机(13)和横向运动驱动电机(34)的尾轴上，并且其输出端与运动驱动控制卡(45)相连接；平面直角罗盘(52)安装在外壳(5)的内部，并通过串口扩展卡(42)与主控计算机(40)相连接；外部感知系统包括PTZ摄像机(1)、多个照明灯(3)和光电传感器(51)；其中PTZ摄像机(1)安装在摄像机支撑架(4)上，并且通过图像采集卡(43)与主控计算机(40)相连接；多个照明灯(3)分别安装在外壳(5)的四周外侧面上，并通过数字量采集卡(41)与主控计算机(40)相连接；光电传感器(51)安装在底盘(28)的底面上，其通过数字量采集卡(41)与主控计算机(40)相连接；无线网卡(46)通过USB总线与主控计算机(40)相连接；电源系统(47)与调度控制系统中的其它装置相连，由电池和电源板组成。

6.根据权利要求1所述的飞机油箱检查机器人系统，其特征在于：所述的地面监控系统(60)由监控站操作台(62)和无线网卡(61)组成。

7.根据权利要求1所述的飞机油箱检查机器人系统，其特征在于：所述的主动轮(36)和从动轮(30)采用尼龙材料制成。

8.一种如权利要求1所述的飞机油箱检查机器人系统控制方法，其特征在于：所述的控制方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)系统自检及初始化的S1阶段；在此阶段中，本系统将对相关设备或传感器的工作状况进行检测，并对传感器数据及运行期间的状态变量进行初始化；

2)对自检结果是否正常进行判断的S2阶段；如果判断结果为“是”，进入S3阶段；否则进入S9阶段以进行异常处理，然后结束运行；

3)远程读取地面监控系统下达指令的S3阶段；在此阶段中，机器人将在规定的时间内远程读取地面监控系统60发出的指令，然后进入S4阶段；

4)对机器人是否读取到新指令进行判断的S4阶段；如果判断结果为“是”，进入S5阶段；否则返回到S3的入口处以继续循环；

5)对指令进行解析的S5阶段；在此阶段中将对S3阶段中接收到的地面监控系统60发出的控制指令进行解析，以得到具体控制命令参数，并对机器人本体的控制指令进行更新，然后进入S6阶段；

6)执行动作的S6阶段；在此阶段中将产生的控制指令传送到驱动机构，以执行相应的动作，然后进入S7阶段；

7)进行状态更新的S7阶段；对在此阶段中机器人本体的状态、中间结果及环境状况进行更新，然后进入S8阶段；

8)对是否退出进行判断的S8阶段；如果判断结果为“是”，结束程序运行；否则返回到S3阶段的入口处以继续循环。

Images