CN107378909A - 飞机跑道除障机械人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机跑道除障机械人，包括行走机构、探测机构、清理机构、垃圾桶以及控制机构，行走机构包括底盘和设置在底盘上方的顶盘，底盘上设置有驱动组件，探测机构和垃圾桶设置在底盘上，清理机构包括机械臂组件和电磁铁，机械臂组件设置在顶盘上，电磁铁设置在底盘底部，控制机构设置于底盘与顶盘之间，探测机构、行走机构、清理机构、垃圾桶分别与控制机构电连接，通过探测机构采集跑道上障碍物信息并将该信息传输给控制机构，控制机构控制行走机构和清理机构对跑道上障碍物进行清理。本发明可实现对飞机跑道上的金属障碍物和非金属障碍物进行分类清理，智能化程度高，节约人力和时间成本，提高工作效率和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及路面障碍物清理设备领域，特别涉及一种飞机跑道除障机械人。
背景技术
随着经济的迅速发展，交通也越来越发达，可供选择的交通工具也越来越多，如飞机、轮船、火车、汽车等，其中飞机当属最受欢迎的交通工具，不光安全系数是所有交通工具中最高的，而且对于长途旅行可以大大缩短乘坐时间。在方便的同时，随之带来的就是人们最关心的安全问题。对飞行安全影响最大的因素，对大多数人来说都会认为是恶劣的飞行天气和空中外来飞行物，除此之外，机场跑道上的异物对飞行安全也会产生巨大的影响。飞机跑道上的障碍物主要包括飞机或维修人员掉落或遗落在跑道上的螺钉、螺帽或维修工具等金属障碍物，以及乘客掉落在跑道上的证件、运输车进入跑道带入的小石子等其它非金属障碍物。这些跑道上的障碍物(金属障碍物和非金属障碍物)对飞机的安全飞行埋下了巨大的安全隐患，例如：2000年法航协和飞机因跑道障碍物对飞机的损伤造成飞机坠毁，造成机上113人全部遇难；经调查发现该次飞机失事系因掉落在跑道上的一片43cm的金属片造成，可见如何更好的对跑道上障碍物进行清理显得尤为重要。尤其是军用飞机对跑道的安全性要求更高，因为战斗机的发动机距离地面的高度比民用机要低很多，这就更加容易将跑道上的障碍物吸进战斗机的发动机中。由于军用飞机的特殊性，战斗机的安全飞行对跑道的安全性要求更高，任何一点障碍物都可以给战斗机带来不可估量的后果。况且战斗机在试飞阶段，飞机的稳定性还不够理想，跑道上可能会有战斗机脱落的螺钉等金属制品。由于这些障碍物是随机分布在跑道的各个地方，不容易发现，一旦未及时处理，会给战斗机造成致命的损伤。
目前，不管是民用飞机还是战斗机跑道的障碍物清理都是由人工完成，不仅增加了清理人员的工作强度，而且效率低，可靠性也较差；同时在对跑道上的障碍物进行清除时，必须将跑道关闭，而由于跑道的资源有限，关闭跑道会造成较大的经济影响。
因此，急需提供一种可实现对飞机跑道上的金属障碍物和非金属障碍物进行分类清理，智能化程度高，节约人力和时间成本，提高工作效率和安全性的飞机跑道除障机械人。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种飞机跑道除障机械人，可实现对飞机跑道上的金属障碍物和非金属障碍物进行分类清理，智能化程度高，节约人力和时间成本，提高工作效率和安全性。
本发明的飞机跑道除障机械人，包括行走机构、用于对跑道上障碍物进行扫描和识别的探测机构、用于清理跑道上障碍物的清理机构、用于盛装清理障碍物的垃圾桶以及控制机构，所述行走机构包括底盘和设置在底盘上方的顶盘，所述底盘上设置有驱动组件，所述探测机构和垃圾桶设置在底盘上，所述清理机构包括用于抓取非金属障碍物的机械臂组件和用于吸取金属障碍物的电磁铁，所述机械臂组件设置在顶盘上，所述电磁铁设置在底盘底部，所述控制机构设置于底盘与顶盘之间，所述探测机构、行走机构、清理机构、垃圾桶分别与控制机构电连接，通过探测机构采集跑道上障碍物信息并将该信息传输给控制机构，控制机构对探测机构采集到的信息进行处理后，控制行走机构和清理机构对跑道上障碍物进行清理。
进一步，所述控制机构包括控制箱、设置于控制箱内的控制器和图像识别装置，所述控制箱固定于底盘与顶盘之间，所述图像识别装置分别与探测机构和控制器电连接，所述控制器与行走机构、清理机构、垃圾桶电连接。
进一步，所述驱动组件包括设置于底盘前端的万向轮、设置于底盘后端的驱动轮以及用于控制驱动轮工作的驱动电机，所述驱动电机与控制器电连接。
进一步，所述探测机构为三维立体摄像头，所述三维立体摄像头为两个，分别设置于底盘前端和后端顶部。
进一步，所述机械臂组件包括底座、设置在底座上的支撑臂、与支撑臂连接的转动臂、用于带动转动臂转动的摇杆机构，所述底座以可转动的方式设置在顶盘顶部设有的支撑座上，所述支撑臂一端铰接固定在底座上，支撑臂另一端设置有用于与转动臂连接的连接座，所述连接座与支撑臂铰接固定，所述转动臂一端以可转动的方式固定在连接座上，转动臂另一端设置有用于吸取非金属障碍物的吸头，所述摇杆机构包括摇杆I和摇杆II，所述摇杆I一端以可转动的方式设置在底座上，摇杆I另一端与摇杆II一端铰接，摇杆II另一端与连接座上设有的连接支耳铰接。
进一步，所述支撑座上设置有转轴和用于驱动转轴旋转的步进电机I，所述底座固定于转轴上；所述底座内设置有用于带动支撑臂转动的步进电机II和用于带动摇杆I转动的步进电机III；所述连接座内设置有用于带动转动臂自转的步进电机IV；所述步进电机I、步进电机II、步进电机III、步进电机IV与控制器电连接。
进一步，所述吸头以可转动的方式设置于转动臂另一端设有的安装座上，所述安装座内设置有用于带动吸头转动的步进电机V，所述步进电机V与控制器电连接；所述安装座上设置有用于检测垃圾桶位置的位置传感器，所述位置传感器与控制器电连接。
进一步，所述垃圾桶包括顶部敞开的桶体和设置在桶体顶部可自动开闭的桶盖，所述桶盖由两片带有可通电金属片的半圆形板构成，所述半圆形板的金属片与控制器电连接。
进一步，所述电磁铁固定于底盘靠近前端的底部。
进一步，所述顶盘通过四根立柱与底盘连接，所述立柱下端固定于底盘上，立柱上端与顶盘以可拆卸的方式连接固定。
本发明的有益效果：本发明的飞机跑道除障机械人，通过设置行走机构、探测机构、清理机构、垃圾桶以及控制机构，在对跑道上障碍物进行清理时，通过探测机构采集跑道上障碍物信息并将该信息传输给控制机构，控制机构对探测机构采集到的信息进行处理，获得障碍物的位置信息和材料信息，将障碍物分为金属与非金属两大类，控制机构根据分类结果发出处理指令及载体小车行走路线指令，当障碍物为金属障碍物时，直接采用电磁铁进行吸取处理，此时控制机构控制机械臂组件处于不工作的状态；当障碍物为非金属障碍物时，控制机构控制机械臂组件工作，通过机械臂组件对非金属障碍物进行抓取，并控制机械臂组件将抓取到的非金属障碍物投放入垃圾桶中存放，以供后续处理。因此，本发明可实现对飞机跑道上的金属障碍物和非金属障碍物进行分类清理，智能化程度高，节约人力和时间成本，提高工作效率和安全性，保障战斗机安全正常地运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明机械臂组件的结构示意图；
图3为本发明垃圾桶的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示：本实施例的飞机跑道除障机械人，包括行走机构、用于对跑道上障碍物进行扫描和识别的探测机构、用于清理跑道上障碍物的清理机构、用于盛装清理障碍物的垃圾桶3以及控制机构，所述行走机构包括底盘1和设置在底盘1上方的顶盘2，所述底盘1上设置有驱动组件，所述探测机构和垃圾桶3设置在底盘1上，所述清理机构包括用于抓取非金属障碍物的机械臂组件和用于吸取金属障碍物的电磁铁4，所述机械臂组件设置在顶盘2上，所述电磁铁4设置在底盘1底部，所述控制机构设置于底盘1与顶盘2之间，所述探测机构、行走机构、清理机构、垃圾桶3分别与控制机构电连接，通过探测机构采集跑道上障碍物信息并将该信息传输给控制机构，控制机构对探测机构采集到的信息进行处理后，控制行走机构和清理机构对跑道上障碍物进行清理；在对跑道上障碍物进行清理时，通过探测机构采集跑道上障碍物信息并将该信息传输给控制机构，控制机构对探测机构采集到的信息进行处理，获得障碍物的位置信息和材料信息，并将障碍物分为金属与非金属两大类，控制机构根据分类结果发出处理指令及载体小车行走路线指令，当障碍物为金属障碍物时，直接采用电磁铁进行吸取处理，此时控制机构控制机械臂组件处于不工作的状态；当障碍物为非金属障碍物时，控制机构控制机械臂组件工作，通过机械臂组件对非金属障碍物进行抓取，并控制机械臂组件将抓取到的非金属障碍物投放入垃圾桶中存放，以供后续处理。
本实施例中，所述控制机构包括控制箱5、设置于控制箱5内的控制器和图像识别装置，所述控制箱5固定于底盘1与顶盘2之间，所述图像识别装置分别与探测机构和控制器电连接，所述控制器与行走机构、清理机构、垃圾桶3电连接，实现智能化控制，提高工作效率；本实施例的控制器和图像识别装置均为现有技术，在此不再赘述。
本实施例中，所述驱动组件包括设置于底盘1前端的万向轮6、设置于底盘1后端的驱动轮7以及用于控制驱动轮7工作的驱动电机，所述驱动电机与控制器电连接，本实施例的驱动轮7为两个，对称设置于底盘1后端两侧，两个驱动轮之间通过传动轴连接，传动轴与驱动电机连接，通过控制器向驱动电机发出指令，驱动电机控制驱动轮工作，实现行走机构的移动，稳定性好，使用安全可靠。
本实施例中，所述探测机构为三维立体摄像头8，所述三维立体摄像头8为两个，分别设置于底盘1前端和后端顶部，位于底盘1前端的三维立体摄像头8用于采集待清理跑道上的障碍物图像，位于底盘1后端的三维立体摄像头8用于检查机器人是否处理完成，以提高处理成功率。
本实施例中，所述机械臂组件包括底座9、设置在底座9上的支撑臂10、与支撑臂10连接的转动臂11、用于带动转动臂11转动的摇杆机构，所述底座9以可转动的方式设置在顶盘2顶部设有的支撑座12上，所述支撑臂10一端铰接固定在底座9上，支撑臂10另一端设置有用于与转动臂11连接的连接座13，所述连接座13与支撑臂10铰接固定，所述转动臂11一端以可转动的方式固定在连接座13上，转动臂11另一端设置有用于吸取非金属障碍物的吸头14，所述摇杆机构包括摇杆I15和摇杆II16，所述摇杆I15一端以可转动的方式设置在底座9上，摇杆I15另一端与摇杆II16一端铰接，摇杆II16另一端与连接座13上设有的连接支耳13a铰接；本实施例的支撑臂10的截面为U形结构，转动臂11为中空的圆柱形结构，以便于布线；通过支撑臂10和摇杆机构转动，实现转动臂11在竖直方向任意角度的转动，以调节转动臂11在竖直方向上的位置，从而使吸头14能够对非金属障碍物进行吸取；本实施例的吸头14采用形成负压的方式吸取障碍物，吸头14外表面采用软橡胶材料制成，可沿障碍物外形包裹障碍物，有利于清理各类障碍物；本实施例的连接座13为U形结构，连接座13的两翼缘与支撑臂10连接，转动臂11一端以可转动的方式支撑固定于连接座13的底壁上，连接支耳13a位于连接座13一侧翼缘的端部，且与连接座13一体成型，结构简单，便于加工制造，且稳定性好。
本实施例中，所述支撑座12上设置有转轴17和用于驱动转轴17旋转的步进电机I，所述底座9固定于转轴17上，本实施例的步进电机I位于支撑座12内，转轴17垂直设置在支撑座12上，转轴17一端位于支撑座12内与步进电机I输出端连接，另一端伸出支撑座12外与底座9固定连接，从而使机械臂组件可绕转轴360度旋转，实现对机器人周围障碍物进行无死角处理；所述底座9内设置有用于带动支撑臂10转动的步进电机II和用于带动摇杆I15转动的步进电机III；所述连接座13内设置有用于带动转动臂11自转的步进电机IV；所述步进电机I、步进电机II、步进电机III、步进电机IV与控制器电连接，实现智能化控制。
本实施例中，所述吸头14以可转动的方式设置于转动臂11另一端设有的安装座18上，所述安装座18内设置有用于带动吸头14转动的步进电机V，所述步进电机V与控制器电连接，更加便于吸取操作，本实施例的安装座18为U形结构，既便于与转动臂11固定，也便于安装吸头14；所述安装座18上设置有用于检测垃圾桶位置的位置传感器，所述位置传感器与控制器电连接，当位置传感器检测到吸头14位于靠近垃圾桶3上方位置时，控制器控制垃圾桶自动打开，以便于投放垃圾。
本实施例中，所述垃圾桶3包括顶部敞开的桶体31和设置在桶体31顶部可自动开闭的桶盖32，所述桶盖32由两片带有可通电金属片的半圆形板构成，所述半圆形板的金属片与控制器电连接，当吸头14移动到靠近垃圾桶3上方位置时，控制器控制桶盖32的两片半圆形板带同种电荷，此时桶盖32打开，使吸头上的障碍物能够投放入桶体31内；待吸头14上的障碍物投放完成后，控制器控制桶盖32的两片半圆形板带异种电荷，此时桶盖32关闭，从而避免收集的障碍物再次飘落到跑道上；处理完跑道上的障碍物后，机器人返回到指点地点，电磁铁断电，使电磁铁上的金属障碍物脱落下来，同时垃圾桶桶盖自动打开，通过工作人员将桶体内的非金属障碍物倒出，以供后续处理。
本实施例中，所述电磁铁4固定于底盘1靠近前端的底部，使机械人在移动过程中能够自动吸取跑道上的金属障碍物，使用方便。
本实施例中，所述顶盘2通过四根立柱19与底盘1连接，所述立柱19下端固定于底盘1上，立柱19上端与顶盘2以可拆卸的方式连接固定，便于装拆，使用方便。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种飞机跑道除障机械人，其特征在于：包括行走机构、用于对跑道上障碍物进行扫描和识别的探测机构、用于清理跑道上障碍物的清理机构、用于盛装清理障碍物的垃圾桶以及控制机构，所述行走机构包括底盘和设置在底盘上方的顶盘，所述底盘上设置有驱动组件，所述探测机构和垃圾桶设置在底盘上，所述清理机构包括用于抓取非金属障碍物的机械臂组件和用于吸取金属障碍物的电磁铁，所述机械臂组件设置在顶盘上，所述电磁铁设置在底盘底部，所述控制机构设置于底盘与顶盘之间，所述探测机构、行走机构、清理机构、垃圾桶分别与控制机构电连接，通过探测机构采集跑道上障碍物信息并将该信息传输给控制机构，控制机构对探测机构采集到的信息进行处理后，控制行走机构和清理机构对跑道上障碍物进行清理。
2.根据权利要求1所述的飞机跑道除障机械人，其特征在于：所述控制机构包括控制箱、设置于控制箱内的控制器和图像识别装置，所述控制箱固定于底盘与顶盘之间，所述图像识别装置分别与探测机构和控制器电连接，所述控制器与行走机构、清理机构、垃圾桶电连接。
3.根据权利要求2所述的飞机跑道除障机械人，其特征在于：所述驱动组件包括设置于底盘前端的万向轮、设置于底盘后端的驱动轮以及用于控制驱动轮工作的驱动电机，所述驱动电机与控制器电连接。
4.根据权利要求2所述的飞机跑道除障机械人，其特征在于：所述探测机构为三维立体摄像头，所述三维立体摄像头为两个，分别设置于底盘前端和后端顶部。
5.根据权利要求2所述的飞机跑道除障机械人，其特征在于：所述机械臂组件包括底座、设置在底座上的支撑臂、与支撑臂连接的转动臂、用于带动转动臂转动的摇杆机构，所述底座以可转动的方式设置在顶盘顶部设有的支撑座上，所述支撑臂一端铰接固定在底座上，支撑臂另一端设置有用于与转动臂连接的连接座，所述连接座与支撑臂铰接固定，所述转动臂一端以可转动的方式固定在连接座上，转动臂另一端设置有用于吸取非金属障碍物的吸头，所述摇杆机构包括摇杆I和摇杆II，所述摇杆I一端以可转动的方式设置在底座上，摇杆I另一端与摇杆II一端铰接，摇杆II另一端与连接座上设有的连接支耳铰接。
6.根据权利要求5所述的飞机跑道除障机械人，其特征在于：所述支撑座上设置有转轴和用于驱动转轴旋转的步进电机I，所述底座固定于转轴上；所述底座内设置有用于带动支撑臂转动的步进电机II和用于带动摇杆I转动的步进电机III；所述连接座内设置有用于带动转动臂自转的步进电机IV；所述步进电机I、步进电机II、步进电机III、步进电机IV与控制器电连接。
7.根据权利要求5所述的飞机跑道除障机械人，其特征在于：所述吸头以可转动的方式设置于转动臂另一端设有的安装座上，所述安装座内设置有用于带动吸头转动的步进电机V，所述步进电机V与控制器电连接；所述安装座上设置有用于检测垃圾桶位置的位置传感器，所述位置传感器与控制器电连接。
8.根据权利要求2所述的飞机跑道除障机械人，其特征在于：所述垃圾桶包括顶部敞开的桶体和设置在桶体顶部可自动开闭的桶盖，所述桶盖由两片带有可通电金属片的半圆形板构成，所述半圆形板的金属片与控制器电连接。
9.根据权利要求1所述的飞机跑道除障机械人，其特征在于：所述电磁铁固定于底盘靠近前端的底部。
10.根据权利要求1所述的飞机跑道除障机械人，其特征在于：所述顶盘通过四根立柱与底盘连接，所述立柱下端固定于底盘上，立柱上端与顶盘以可拆卸的方式连接固定。
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