CN111498132A - 一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人，包括工型底板，底板为飞机降落时的承接板，底板的底部设有电动车轮，电动车轮支撑底板并实现底板的转向；底板上设有图像传感装置、雷达传感器、无线通信模块、电源和控制电路；图像传感装置监测飞机的位置；雷达传感器监测飞机离追踪机器人的垂直距离；无线通信模块实现与飞机及地面站通信。本发明追踪机器人将在飞机正下方实时伺服追踪飞机，飞机在降落过程中始终保持追踪机器人与飞机的相对速度为零，机器人像托盘一样让飞机降落在追踪机器人上方的底板上。解决了以往飞机起落架出现故障后直接在跑道降落引起飞机与地面高强度滑动摩擦而起火的问题，保障了旅客及机组人员的安全。

Description

一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人

技术领域

本发明属于飞机安全降落的技术领域，具体涉及一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人。

背景技术

在飞机降落时，通常由起落架支撑飞机并进行地面(水面)移动，从而使飞机可安全降落。当起落架故障无法伸出时，目前通常解决方法是飞机直接降落在飞机跑道上，即硬着陆。这种情况下，飞机将直接与跑道接触，由于飞机与跑道相对高速运动，产生滑动摩擦起火，极易引起火灾，尽管机场临时设置了灭火车也无济于事，严重威胁到乘客安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人，当起落架无法正常伸出时，通过多种传感器数据分析定位，在机场跑道上时刻伺服追踪飞机，以便飞机能安全准确降落到本发明所设计的机器人上。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人，包括工型底板，所述底板为飞机降落时的承接板，飞机降落后其左右引擎分别嵌入工型底板腰部的第一缺口、第二缺口处；

所述底板的底部设有4个电动车轮，电动车轮用于支撑底板并实现底板的转向；

所述底板上设有图像传感装置、雷达传感器、无线通信模块、电源和控制电路；

所述图像传感装置用于监测飞机的位置；

所述雷达传感器设于纵向中轴线上，用于监测飞机离追踪机器人的垂直距离；

所述无线通信模块用于收发信息，实现与飞机及地面站通信。

所述电源为追踪机器人供电；

所述控制电路控制追踪机器人各模块的运行。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的底板和电动车轮之间通过转向轴、转向臂和转向电机连接，转向轴和转向臂用于实现电动车轮的转向，电动车轮的转向由转向电机控制。

上述的图像传感装置包括第一图像传感器、第二图像传感器、第三图像传感器、第四图像传感器、第五图像传感器、第六图像传感器、第七图像传感器；

第一图像传感器、第二图像传感器和第三图像传感器按照飞机预定降落的位置分别设于底板纵向中轴线的后端、中端和前端，用于定位飞机的尾部、中部和头部位置；

第四图像传感器和第五图像传感器、第六图像传感器和第七图像传感器按照飞机预定降落的位置对称分布于底板纵向中轴线的两侧，用于定位左机翼和右机翼的位置。

上述的底板纵向中轴线上还按照飞机的机身设有U形槽，为飞机降落后的机身嵌入位置。

上述的底板上按照飞机预定降落的位置，分别设有第一挡板槽、第二挡板槽、第三挡板槽、第四挡板槽、第五挡板槽、第六挡板槽、第七挡板槽、第八挡板槽；

所述第一挡板槽、第二挡板槽、第三挡板槽、第四挡板槽、第五挡板槽、第六挡板槽、第七挡板槽、第八挡板槽下方设有可升降的第一挡板、第二挡板、第三挡板、第四挡板、第五挡板、第六挡板、第七挡板、第八挡板；

所述第一挡板、第二挡板、第三挡板、第四挡板、第五挡板、第六挡板、第七挡板、第八挡板分别安装在第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机、第五伺服电机、第六伺服电机、第七伺服电机、第八伺服电机的转轴上，转轴另一端通过轴承固定在第一固定板、第二固定板、第三固定板、第四固定板、第五固定板、第六固定板、第七固定板、第八固定板上；

所述第五挡板、第六挡板、第七挡板、第八挡板，用于实现飞机左右平移并落在U形槽中，第一挡板、第二挡板、第三挡板、第四挡板，用于夹紧左机翼、右机翼。

上述的飞机还没有完全降落到U形槽上时，各挡板位置与其对应的挡板槽水平，当飞机完全降落到底板上时，各挡板通过对应的伺服电机转动带动挡板从挡板槽伸出以控制飞机位置，使飞机最终位置在U形槽中，此后挡板将夹紧飞机，以防止飞机前后左右晃动。

上述的底板上还按照飞机预定降落的位置设有第一安全孔、第二安全孔、第三安全孔，用于解决部分起落架可以伸出的情况，其中，第一安全孔为前起落架的预停空间，第二安全孔、第三安全孔为后起落架的预停空间。

本发明具有以下有益效果：

本发明追踪机器人将在飞机正下方实时伺服追踪飞机，飞机在降落过程中始终保持追踪机器人与飞机的相对速度为零，机器人像托盘一样让飞机降落在追踪机器人上方的底板上。由于机器人与飞机相对速度为零，因此飞机与机器人没有相对滑动摩擦，这解决了以往飞机起落架出现故障后直接在跑道降落引起飞机与地面高强度滑动摩擦而起火的问题，保障了旅客及机组人员的安全。

附图说明

图1是本发明飞机降落时的整体视图；

图2是本发明飞机降落时的前视图；

图3是本发明追踪机器人顶部视图；

图4是本发明追踪机器人底部视图；

图5是本发明飞机成功降落时的整体视图；

图6是本发明飞机成功降落时的前视图；

图7是本发明飞机成功降落时的顶部侧视图；

图8是本发明控制电路结构图；

图9是本发明控制程序流程图；

其中的附图标记为：1、飞机；2、底板；3、转向电机；4、转向臂；5、转向轴；6、电动车轮；7、右机翼；8、左机翼；9、第一图像传感器；10、第二图像传感器；11、第三图像传感器；12、第四图像传感器；13、第五图像传感器；14、第六图像传感器；15、第七图像传感器；16、雷达传感器17、无线通信模块；18、第一安全孔；19、第二安全孔；20、第三安全孔；21、第一挡板槽；22、第二挡板槽；23、第三挡板槽；24、第四挡板槽；25、第五挡板槽；26、第六挡板槽；27、第七挡板槽；28、第八挡板槽；29、电源；30、控制电路；31、第一挡板；32、第二挡板；33、第三挡板；34、第四挡板；35、第五挡板；36、第六挡板；37、第七挡板；38、第八挡板；39、第一伺服电机；44、第二伺服电机；45、第三伺服电机；46、第四伺服电机；47、第五伺服电机；48、第六伺服电机；49、第七伺服电机；50、第八伺服电机；40、第一固定板；51、第二固定板；52、第三固定板；53、第四固定板；54、第五固定板；55、第六固定板；56、第七固定板；57、第八固定板；41、U形槽；42、第一缺口；43、第二缺口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

参见图1-9，本发明的一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人，包括工型底板2，所述底板2为飞机1降落时的承接板，飞机1降落后其左右引擎分别嵌入工型底板2腰部的第一缺口42、第二缺口43处；

所述底板2的底部设有4个电动车轮6，电动车轮6用于支撑底板2并实现底板2的转向；

所述底板2上设有图像传感装置、雷达传感器16、无线通信模块17、电源29和控制电路30；

所述图像传感装置用于监测飞机1的位置；

所述雷达传感器16设于纵向中轴线上，用于监测飞机1离追踪机器人的垂直距离；

所述无线通信模块17用于收发信息，实现与飞机1及地面站通信。

所述电源29为追踪机器人供电；

所述控制电路30控制追踪机器人各模块的运行。

实施例中，所述底板2和电动车轮6之间通过转向轴5、转向臂4和转向电机3连接，转向轴5和转向臂4用于实现电动车轮6的转向，电动车轮6的转向由转向电机3控制。

实施例中，所述图像传感装置包括第一图像传感器9、第二图像传感器10、第三图像传感器11、第四图像传感器12、第五图像传感器13、第六图像传感器14、第七图像传感器15；

第一图像传感器9、第二图像传感器10和第三图像传感器11按照飞机预定降落的位置分别设于底板2纵向中轴线的后端、中端和前端，用于定位飞机1的尾部、中部和头部位置；

第四图像传感器12和第五图像传感器13、第六图像传感器14和第七图像传感器15按照飞机1预定降落的位置对称分布于底板2纵向中轴线的两侧，用于定位左机翼8和右机翼9的位置。

实施例中，所述底板2纵向中轴线上还按照飞机1的机身设有U形槽41，为飞机1降落后的机身嵌入位置。以防止飞机降落后在底板上左右滑动。

实施例中，为了防止滑动，所述底板2上按照飞机预定降落的位置，分别设有第一挡板槽21、第二挡板槽22、第三挡板槽23、第四挡板槽24、第五挡板槽25、第六挡板槽26、第七挡板槽27、第八挡板槽28；

所述第一挡板槽21、第二挡板槽22、第三挡板槽23、第四挡板槽24、第五挡板槽25、第六挡板槽26、第七挡板槽27、第八挡板槽28下方设有可升降的第一挡板31、第二挡板32、第三挡板33、第四挡板34、第五挡板35、第六挡板36、第七挡板37、第八挡板38；

所述第一挡板31、第二挡板32、第三挡板33、第四挡板34、第五挡板35、第六挡板36、第七挡板37、第八挡板38分别安装在第一伺服电机39、第二伺服电机44、第三伺服电机45、第四伺服电机46、第五伺服电机47、第六伺服电机48、第七伺服电机49、第八伺服电机50的转轴上，转轴另一端通过轴承固定在第一固定板40、第二固定板51、第三固定板52、第四固定板53、第五固定板54、第六固定板55、第七固定板56、第八固定板57上；

所述第五挡板35、第六挡板36、第七挡板37、第八挡板38，用于实现飞机左右平移并落在U形槽41中，第一挡板31、第二挡板32、第三挡板33、第四挡板34，用于夹紧左机翼8、右机翼7。

各挡板有序升起夹紧飞机1的详细过程描述如下：

当飞机1成功降落到底板2上时，由于存在误差此时飞机1可能不在U形槽41中。此时依次升起左右两边的第五挡板35、第六挡板36、第七挡板37、第八挡板38，以此让飞机左右平移并落在U形槽41中，并且飞机此时不会相对底板2左右移动。然后再依次升起前后的第一挡板31、第二挡板32、第三挡板33、第四挡板34，前后挡板作用在左机翼8、右机翼7上，并夹紧机翼，这一方面限定了飞机1相对底板2的前后位置，另一方面固定了飞机1使其相对底板2没有前后移动。至此，挡板将飞机1牢牢固定在底板2上。

实施例中，所述飞机1还没有完全降落到U形槽41上时，各挡板位置与其对应的挡板槽水平，当飞机1完全降落到底板2上时，各挡板通过对应的伺服电机转动带动挡板从挡板槽伸出以控制飞机1位置，使飞机1最终位置在U形槽41中，此后挡板将夹紧飞机1，以防止飞机1前后左右晃动。

实施例中，飞机起落架包括前起落架及后起落架，当飞机起落架出现故障时，可能是前起落架出现故障无法伸出，也可能是后起落架出现故障无法伸出，还有可能前后起落架均出现故障无法伸出。针对这一问题，本发明设有如下解决方案。

所述底板2上还按照飞机1预定降落的位置设有第一安全孔18、第二安全孔19、第三安全孔20，用于解决部分起落架可以伸出的情况，其中，第一安全孔18为前起落架的预停空间，第二安全孔19、第三安全孔20为后起落架的预停空间。

如果飞机1前起落架可以伸出，第一安全孔18可以让前起落架正好伸进此孔。如果飞机后起落架可以伸出，第二安全孔19、第三安全孔20可以让后起落架正好伸进此孔。当然，如果飞机1出现的是只有部分起落架可以伸出的故障，那么也可以让所有起落架收回，不伸出，然后直接降落到本发明追踪机器人上。

工作原理：

本发明追踪机器人放置在飞机跑道上，飞机1在降落过程中，追踪机器人将通过图像传感装置、雷达传感器16等定位飞机1位置，并且通过调整追踪机器人的位置，使其实时出现在飞机1的正下方。第一图像传感器9用来定位飞机尾部的位置，第二图像传感器10用来定位飞机中部的位置，第三图像传感器11用来定位飞机头部的位置，第四图像传感器12、第五图像传感器13、第六图像传感器14、第七图像传感器15、用来定位飞机机翼的位置。当发现追踪机器人不在飞机1正下方时候，控制电路30将控制4个转向电机3转动来迅速调整追踪机器人的位置。由于底板2下方设置有4个带有转向臂4的电动车轮，因此转向更加迅速。电动车轮6内部设有线圈，通电后电动车轮6会转动。改变通电电压的大小可以改变电动车轮的转速。

当飞机1完全降落到U形槽41中时，根据前面描述，控制电路30将控制对应的伺服电机转动使第一挡板31、第二挡板32、第三挡板33、第四挡板34、第五挡板35、第六挡板36、第七挡板37、第八挡板38依次升起，控制飞机1在U形槽41里的位置，并夹住飞机1使其不会相对移动。当这些动作都完成以后，飞机1已仅仅贴合在追踪机器人上，此时追踪机器人与飞机1已成为一个整体，追踪机器人已经充当了飞机的起落架，四个电动车轮6代替了飞机起落架上的轮子。此时控制电路30将释放对电动车轮6的控制权，电动车轮6将在飞机1惯性的作用下，自由向前减速滑行，此时类似飞机1的正常降落滑行，直到飞机1滑行速度为零后，飞机1的安全降落过程已全部完成。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人，其特征在于，包括工型底板(2)，所述底板(2)为飞机(1)降落时的承接板，飞机(1)降落后其左右引擎分别嵌入工型底板(2)腰部的第一缺口(42)、第二缺口(43)处；

所述底板(2)的底部设有4个电动车轮(6)，电动车轮(6)用于支撑底板(2)并实现底板(2)的转向；

所述底板(2)上设有图像传感装置、雷达传感器(16)、无线通信模块(17)、电源(29)和控制电路(30)；

所述图像传感装置用于监测飞机(1)的位置；

所述雷达传感器(16)设于纵向中轴线上，用于监测飞机(1)离追踪机器人的垂直距离；

所述无线通信模块(17)用于收发信息，实现与飞机(1)及地面站通信；

所述电源(29)为追踪机器人供电；

所述控制电路(30)控制追踪机器人各模块的运行。

2.根据权利要求1所述的一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人，其特征在于，所述底板(2)和电动车轮(6)之间通过转向轴(5)、转向臂(4)和转向电机(3)连接，转向轴(5)和转向臂(4)用于实现电动车轮(6)的转向，电动车轮(6)的转向由转向电机(3)控制。

3.根据权利要求1所述的一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人，其特征在于，所述图像传感装置包括第一图像传感器(9)、第二图像传感器(10)、第三图像传感器(11)、第四图像传感器(12)、第五图像传感器(13)、第六图像传感器(14)、第七图像传感器(15)；

第一图像传感器(9)、第二图像传感器(10)和第三图像传感器(11)按照飞机预定降落的位置分别设于底板(2)纵向中轴线的后端、中端和前端，用于定位飞机(1)的尾部、中部和头部位置；

第四图像传感器(12)和第五图像传感器(13)、第六图像传感器(14)和第七图像传感器(15)按照飞机(1)预定降落的位置对称分布于底板(2)纵向中轴线的两侧，用于定位左机翼(8)和右机翼(9)的位置。

4.根据权利要求1所述的一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人，其特征在于，所述底板(2)纵向中轴线上还按照飞机(1)的机身设有U形槽(41)，为飞机(1)降落后的机身嵌入位置。

5.根据权利要求1所述的一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人，其特征在于，所述底板(2)上按照飞机预定降落的位置，分别设有第一挡板槽(21)、第二挡板槽(22)、第三挡板槽(23)、第四挡板槽(24)、第五挡板槽(25)、第六挡板槽(26)、第七挡板槽(27)、第八挡板槽(28)；

所述第一挡板槽(21)、第二挡板槽(22)、第三挡板槽(23)、第四挡板槽(24)、第五挡板槽(25)、第六挡板槽(26)、第七挡板槽(27)、第八挡板槽(28)下方设有可升降的第一挡板(31)、第二挡板(32)、第三挡板(33)、第四挡板(34)、第五挡板(35)、第六挡板(36)、第七挡板(37)、第八挡板(38)；

所述第一挡板(31)、第二挡板(32)、第三挡板(33)、第四挡板(34)、第五挡板(35)、第六挡板(36)、第七挡板(37)、第八挡板(38)分别安装在第一伺服电机(39)、第二伺服电机(44)、第三伺服电机(45)、第四伺服电机(46)、第五伺服电机(47)、第六伺服电机(48)、第七伺服电机(49)、第八伺服电机(50)的转轴上，转轴另一端通过轴承固定在第一固定板40、第二固定板51、第三固定板52、第四固定板53、第五固定板54、第六固定板55、第七固定板56、第八固定板57上；

所述第五挡板(35)、第六挡板(36)、第七挡板(37)、第八挡板(38)，用于实现飞机左右平移并落在U形槽(41)中，第一挡板(31)、第二挡板(32)、第三挡板(33)、第四挡板(34)，用于夹紧左机翼(8)、右机翼(7)。

6.根据权利要求5所述的一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人，其特征在于，所述飞机(1)还没有完全降落到U形槽(41)上时，各挡板位置与其对应的挡板槽水平，当飞机(1)完全降落到底板(2)上时，各挡板通过对应的伺服电机转动带动挡板从挡板槽伸出以控制飞机(1)位置，使飞机(1)最终位置在U形槽(41)中，此后挡板将夹紧飞机(1)，以防止飞机(1)前后左右晃动。

7.根据权利要求1所述的一种飞机起落架故障智能安全降落伺服追踪机器人，其特征在于，所述底板(2)上还按照飞机(1)预定降落的位置设有第一安全孔(18)、第二安全孔(19)、第三安全孔(20)，用于解决部分起落架可以伸出的情况，其中，第一安全孔(18)为前起落架的预停空间，第二安全孔(19)、第三安全孔(20)为后起落架的预停空间。

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