CN110815255B - 一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人 - Google Patents

一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人，包括中间镂空的车体机架，设置在车体机架的底部的四个车轮，镶嵌在车轮轴上的编码器，设置在车体机架内的电池，安装在车体机架上的GPS天线，安装在车体机架上的陀螺仪，安装在车体机架上、分别与车轮的驱动器、电池、GPS天线和陀螺仪连接的平台运动控制器，安装在车体机架的中间镂空内、且与车体机架径向中轴线重合的第二监控相机，安装在车体机架的中间镂空内、且与第二监控相机正交拍摄车体机架正下方对应机场道面的图像的第一监控相机，设置在车体机架的中间镂空内的螺栓紧固机构，以及安装在车体机架内、且分别与螺栓紧固机构、第一监控相机和第二监控相机连接的紧固作业控制器。

Description

一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人
技术领域
本发明涉及机场灯具检修技术领域，尤其是一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人。
背景技术
嵌入式灯具，是机场灯光引导系统重要的组成部分，通常位于跑道中线、滑行道中线和停机坪引导线，具有数量多、分布规则和规格一致的特点。在机场实际运行当中，飞机的轮胎常常会直接碾压在部分嵌入式灯具上，经过反复的动载后灯具顶盖螺栓可能会出现松动甚至掉落的现象，不仅对灯具的光学组件容易造成损坏，同时对飞机的正常运行也造成影响，还加大了出现安全隐患的几率。因此，机场管理单位需定期组织人员使用紧固工具对全部嵌入式灯具的螺栓进行紧固维护。目前国内外对嵌入式灯具的螺栓紧固均以人工作业为主，效率低且紧固质量难以保证，随着机场飞行区面积的扩大，人工紧固嵌入式灯具螺栓的弊端也就越来越凸显，在人工紧固过程中往往容易出现误拧、错拧和漏拧的情况，这使得机场的安全隐患无法准确的排除，对于不同位置的螺栓情况，只能依靠操作人员的经验，没有一种准确的数据分析，同时由于机场面积大，用灯数量庞大，人工安装效率就显得尤为低下。
因此，急需要提出一种高效、高质量的嵌入式灯具螺栓自动紧固装置，以保障机场运行安全。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人，本发明采用的技术方案如下：
一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人，包括中间镂空、且呈回字形状的车体机架，设置在车体机架的底部的四个车轮，镶嵌在四个车轮中的任意一个车轮轴上、且用于测量机器人行进里程的编码器，设置在车体机架内的电池，安装在车体机架上、用于实时获取车体机架位置的GPS天线，安装在车体机架上、用于测量机器人姿态的陀螺仪，安装在车体机架上、分别与车轮的驱动器、电池、GPS天线和陀螺仪连接、用于控制机器人行进的平台运动控制器，安装在车体机架的中间镂空内、且与车体机架径向中轴线重合、用于拍摄机场道面的图像的第二监控相机，安装在车体机架的中间镂空内、且与车体机架轴向中轴线重合、且与第二监控相机正交拍摄车体机架正下方对应机场道面的图像的第一监控相机，设置在车体机架的中间镂空内的螺栓紧固机构，以及安装在车体机架内、且分别与螺栓紧固机构、第一监控相机和第二监控相机连接的紧固作业控制器。
进一步的，所述螺栓紧固机构包括沿车体机架中轴线方向一一对应布设在中间镂空内的两侧内壁的第一纵向机构和第二纵向机构，跨接在第一纵向机构与第二纵向机构之间、且垂直于第一纵向机构的横向机构，以及设置在横向机构上、且沿垂直于机场道面方向移动的竖直机构。
进一步的，所述第一纵向机构和第二纵向机构的结构相同，且第一纵向机构包括安装在车体机架的中间镂空内的内壁上的第一滑轨，以及套设在第一滑轨内的第一滑块。
进一步的，所述横向机构包括端部固定在第一滑块与第二滑块之间的第三滑轨，以及套设在第三滑轨内的第三滑块；所述第三滑块上开设有垂直于机场道面的竖向滑轨。
进一步的，所述竖直机构包括顶部固定在第三滑块的上部、且沿垂直于机场道面方向布设的液压套杆，套设在竖向滑轨上、且与液压套杆连接、并由液压套杆推动上下移动的工具转接头，以及固定在工具转接头的底部、用于紧固嵌入式灯具螺栓、且向紧固作业控制器反馈扭矩值的扭矩反馈电动扳手。
进一步的，一种所述的机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1，在机器人的平台运动控制器内预设嵌入式灯具的GPS坐标序列；在所述紧固作业控制器内预设扭矩；
步骤S2，平台运动控制器驱动机器人向起始嵌入式灯具行进，并停靠在目标嵌入式灯具的正上方；
步骤S3，紧固作业控制器利用第一监控相机与第二监控相机正交拍摄并定位螺栓位置；
步骤S4，紧固作业控制器驱动第一纵向机构纵向运动，驱动横向机构横向运动，引导驱动扭矩反馈电动扳手移动到该嵌入式灯具上任一螺栓正上方；
步骤S5：紧固作业控制器利用竖直机构驱动扭矩反馈电动扳手套入目标螺栓；
步骤S6，驱动扭矩反馈电动扳手紧固该目标螺栓，并向紧固作业控制器反馈该螺栓的扭矩值；
步骤S7，重复步骤S3～S6，直至同一嵌入式灯具上的螺栓均完成紧固；
步骤S8，驱动机器人沿行进路线移动至下一嵌入式灯具，并返回重复S3～S7，进行螺栓紧固，直至全部预设嵌入式灯具的螺栓均完成紧固。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明将编码器、GPS天线和陀螺仪安装在机器人上，通过GPS坐标、航向角、机器人姿态和里程融合，获得机器人准确GPS位置和姿态，保证了机器人可以准确的到达嵌入式灯具位置；
(2)本发明在车底设置有正交设置的第一监控相机和第二监控相机，通过两监控相机准确确定螺栓位置；
(3)本发明设置有扭矩反馈电动扳手，扭矩反馈电动扳手通过设定的目标值进行螺栓的扭紧，同时反馈扭矩值，便于对螺栓紧固质量的监控；
(4)本发明通过自动化设备进行嵌入式灯具的螺栓紧固，排除了人为的失误，大大提高效率，紧固质量稳定；
本发明一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人，在机场灯具检修技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的竖直机构结构示意图。
图3为本发明的俯视图。
上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
1-车体机架，2-车轮，3-编码器，4-电池，5-平台运动控制器，6-紧固作业控制器，7-扭矩反馈电动扳手，8-GPS天线，9-陀螺仪，10-第一监控相机，11-第二监控相机，12-第一纵向机构，13-横向机构，14竖直机构，15-液压套杆，16-嵌入式灯具螺栓，17-机场道面，18-嵌入式灯具，19-第二纵向机构，121-第一滑轨，122-第一滑块，131-第三滑轨，141-第三滑块，142-工具转接头，143-竖向轨道，191-第二滑轨，192-第二滑块。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例
如图1～3所示，本实施例公开了一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人，需要说明的是，本实施例中所述的“第一”、“第二”等序号用语仅用于区分同类部件，不能理解成对保护范围的特定限定。另外，本实施例中所述“底部”、“顶部”、“四周边缘”、“中央”等方位性用语是基于附图来说明的。另外，本实施例中所述的行进路线设置、机器人行进导航均为现有技术，且扭矩反馈电动扳手通过购买所得，在此就不予赘述。
具体来说，本实施例的机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人包括中间镂空、且呈回字形状的车体机架1，设置在车体机架1的底部的四个车轮2，镶嵌在四个车轮2中的任意一个车轮2轴上、且用于测量机器人行进里程的编码器3，设置在车体机架1内的电池4，安装在车体机架1上、用于实时获取车体机架1位置的GPS天线8，安装在车体机架1上、用于测量机器人姿态的陀螺仪9，安装在车体机架1上、分别与车轮2的驱动器、电池4、GPS天线8和陀螺仪9连接、用于控制机器人行进的平台运动控制器5，安装在车体机架1的中间镂空内、且与车体机架1径向中轴线重合、用于拍摄机场道面的图像的第二监控相机11，安装在车体机架1的中间镂空内、且与车体机架1轴向中轴线重合、且与第二监控相机11正交拍摄车体机架正下方对应机场道面的图像的第一监控相机10，设置在车体机架1的中间镂空内的螺栓紧固机构，以及安装在车体机架1内、且分别与螺栓紧固机构、第一监控相机10和第二监控相机11连接的紧固作业控制器6。
其中，螺栓紧固机构包括沿车体机架1中轴线方向一一对应布设在中间镂空内的两侧内壁的第一纵向机构12和第二纵向机构19，跨接在第一纵向机构12与第二纵向机构19之间、且垂直于第一纵向机构的横向机构13，以及设置在横向机构13上、且沿垂直于机场道面方向移动的竖直机构14。具体地，该第一纵向机构12和第二纵向机构19的结构相同，且第一纵向机构12包括安装在车体机架1的中间镂空内的内壁上的第一滑轨121，以及套设在第一滑轨121内的第一滑块122。横向机构13包括端部固定在第一滑块122与第二滑块192之间的第三滑轨131，以及套设在第三滑轨131内的第三滑块141；所述第三滑块141上开设有垂直于机场道面的竖向滑轨143。竖直机构14包括顶部固定在第三滑块141的上部、且沿垂直于机场道面方向布设的液压套杆15，套设在竖向滑轨143上、且与液压套杆15连接、并由液压套杆15推动上下移动的工具转接头142，以及固定在工具转接头142的底部、用于紧固嵌入式灯具螺栓、且向紧固作业控制器6反馈扭矩值的扭矩反馈电动扳手7。
下面简要说明本装置的工作原理：
第一步：机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人开机，通过平台运动控制器驱使机器人在机场运动，录入机场当前检测任务须紧固的全部嵌入式灯具的GPS坐标，输入紧固作业控制器内预设扭矩，完成数据的预先录入。
第二步：根据预先录入的信息，平台运动控制器驱动机器人向起始嵌入式灯具行进，并停靠在目标嵌入式灯具的正上方。
第三步：紧固作业控制器利用第一监控相机与第二监控相机正交拍摄并定位螺栓位置(其中，正交拍摄定位方法属于现有技术)。
第四步：紧固作业控制器根据螺栓位置驱动第一纵向机构纵向运动，驱动横向机构横向运动，引导驱动扭矩反馈电动扳手移动到该嵌入式灯具上任一螺栓正上方。
第五步：紧固作业控制器利用竖直机构驱动扭矩反馈电动扳手套入目标螺栓。
第六步：驱动扭矩反馈电动扳手紧固该目标螺栓，并向紧固作业控制器反馈该螺栓的扭矩值。
第七步：重复第三步至第六步，直至同一嵌入式灯具上的螺栓均完成紧固。
第八步：驱动机器人沿行进路线移动至下一嵌入式灯具，重复第三步至第七步进行螺栓紧固，直至全部预设嵌入式灯具的螺栓均完成紧固。
本发明既可以保证嵌入式灯具螺栓按录入信息全部紧固，避免遗漏，并扭矩值记录，方便信息化管理，还大大减低人力成本，且效率高，维护周期短。填补了行业内无机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人的技术空白，与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，在机场灯具检修技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人，其特征在于，包括中间镂空、且呈回字形状的车体机架(1)，设置在车体机架(1)的底部的四个车轮(2)，镶嵌在四个车轮(2)中的任意一个车轮(2)轴上、且用于测量机器人行进里程的编码器(3)，设置在车体机架(1)内的电池(4)，安装在车体机架(1)上、用于实时获取车体机架(1)位置的GPS天线(8)，安装在车体机架(1)上、用于测量机器人姿态的陀螺仪(9)，安装在车体机架(1)上、分别与车轮(2)的驱动器、电池(4)、GPS天线(8)和陀螺仪(9)连接、用于控制机器人行进的平台运动控制器(5)，安装在车体机架(1)的中间镂空内、且与车体机架(1)径向中轴线重合、用于拍摄车体机架正下方对应机场道面的图像的第二监控相机(11)，安装在车体机架(1)的中间镂空内、且与车体机架(1)轴向中轴线重合、且与第二监控相机(11)正交拍摄车体机架正下方对应机场道面的图像的第一监控相机(10)，设置在车体机架(1)的中间镂空内的螺栓紧固机构，以及安装在车体机架(1)内、且分别与螺栓紧固机构、第一监控相机(10)和第二监控相机(11)连接的紧固作业控制器(6)；
所述螺栓紧固机构包括沿车体机架(1)中轴线方向一一对应布设在中间镂空内的两侧内壁的第一纵向机构(12)和第二纵向机构(19)，跨接在第一纵向机构(12)与第二纵向机构(19)之间、且垂直于第一纵向机构(12)的横向机构(13)，以及设置在横向机构(13)上、且沿垂直于机场道面方向移动的竖直机构(14)；
一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1，在机器人的平台运动控制器内预设嵌入式灯具的GPS坐标序列；在所述紧固作业控制器(6)内预设扭矩；
步骤S2，平台运动控制器(5)驱动机器人向起始嵌入式灯具行进，并停靠在目标嵌入式灯具的正上方；
步骤S3，紧固作业控制器(6)利用第一监控相机(10)与第二监控相机(11)正交拍摄并定位螺栓位置；
步骤S4，紧固作业控制器(6)驱动第一纵向机构(12)纵向运动，驱动横向机构(13)横向运动，引导驱动扭矩反馈电动扳手(7)移动到该嵌入式灯具上任一螺栓正上方；
步骤S5：紧固作业控制器(6)利用竖直机构(14)驱动扭矩反馈电动扳手(7)套入目标螺栓；
步骤S6，驱动扭矩反馈电动扳手(7)紧固该目标螺栓，并向紧固作业控制器(6)反馈该螺栓的扭矩值；
步骤S7，重复步骤S3～S6，直至同一嵌入式灯具上的螺栓均完成紧固；
步骤S8，驱动机器人沿行进路线移动至下一嵌入式灯具，并返回重复S2～S7，进行螺栓紧固，直至全部预设嵌入式灯具的螺栓均完成紧固。
2.根据权利要求1所述的一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人，其特征在于，所述第一纵向机构(12)和第二纵向机构(19)的结构相同，且第一纵向机构(12)包括安装在车体机架(1)的中间镂空内的内壁上的第一滑轨(121)，以及套设在第一滑轨(121)内的第一滑块(122)。
3.根据权利要求2所述的一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人，其特征在于，所述横向机构(13)包括端部固定在第一滑块(122)的第三滑轨(131)，以及套设在第三滑轨(131)内的第三滑块(141)；所述第三滑块(141)上开设有垂直于机场道面的竖向滑轨(143)。
4.根据权利要求3所述的一种机场嵌入式灯具螺栓自动紧固机器人，其特征在于，所述竖直机构(14)包括顶部固定在第三滑块(141)的上部、且沿垂直于机场道面方向布设的液压套杆(15)，套设在竖向滑轨(143)上、且与液压套杆(15)连接、并由液压套杆(15)推动上下移动的工具转接头(142)，以及固定在工具转接头(142)的底部、用于紧固嵌入式灯具螺栓、且向紧固作业控制器(6)反馈扭矩值的扭矩反馈电动扳手(7)。
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