CN210216102U - 一种机场水泥混凝土道面板接缝自动抠缝作业的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机场水泥混凝土道面板接缝自动抠缝作业的机器人，包括中间镂空、且呈回字形状的车体机架，设置在车体机架的中间镂空内的抠缝操作机构，设置在机场道面机器人工作区域外的定位基站，用于获取机场道面的待抠缝作业的接缝起始点和终点地理位置信息、且与定位基站无线通信连接的接缝定位器，设置在车体机架的顶部、与定位基站无线通信、且用于获取机器人实时位置的地理位置接收天线，设置在车体机架的底部的四个麦克纳姆轮，设置在车体机架内的蓄电池，以及设置在车体机架内、且与所述麦克纳姆轮、抠缝操作机构、地理位置接收天线和蓄电池连接的工控机。通过上述方案，本实用新型具有结构简单、操作简便、作业效率高等优点。

Description

一种机场水泥混凝土道面板接缝自动抠缝作业的机器人

技术领域

本实用新型涉及机场飞行区道面养护技术领域，尤其是一种机场水泥混凝土道面板接缝自动抠缝作业的机器人。

背景技术

随着航班量的不断增加，已通航机场道面的维修养护工作也日益繁重，为达到机场在夜间不停航状态下的养护要求，因此，现有的通航机场采用高效且智能的自动化装备实施道面养护作业势在必行。机场水泥混凝土道面板抠缝是实施嵌缝料修复的第一步工序，是将废旧或破损嵌缝料和垫条从接缝中抠挖出来，其施工的效率和质量直接决定嵌缝料修复工程质量。在机场道面板接缝清理技术领域，国内外企业或研究机构主要关注抠缝刀具、半自动清缝一体机等方向。上述方案提供了一系列设备和工具，目前，尚无能全自主实现道面板接缝抠缝的装备系统。在机场养护业务中，仍然以人工抠缝清理为主，部分机场尝试采用人工操作半自动清缝一体机抠缝，但其普遍存在效率低下、废旧料抠除不彻底、对道面板造成损伤、依赖操作者经验等技术应用瓶颈，无法适应机场对大面积道面板接缝嵌缝料修复的业务需要。

因此，急需提出一种适用于机场水泥混凝土道面板接缝自动抠缝作业的机器人系统，以提高抠缝作业的效率。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种机场水泥混凝土道面板接缝自动抠缝作业的机器人，本实用新型采用的技术方案如下：

一种机场水泥混凝土道面板接缝自动抠缝作业的机器人，用于机场道面的道面板抠缝，所述机器人包括中间镂空、且呈回字形状的车体机架，设置在所述车体机架的中间镂空内的抠缝操作机构，设置在所述机场道面边缘的定位基站，与所述定位基站无线通信连接、用于获取所述机场道面的待抠缝作业的接缝起始点和终点地理位置信息的接缝定位器，设置在所述车体机架的顶部、与所述定位基站无线通信、且用于获取作业实时位置的地理位置接收天线，设置在车体机架的底部的四个麦克纳姆轮，设置在所述车体机架内的蓄电池，以及设置在所述车体机架内、且与所述麦克纳姆轮、抠缝操作机构、地理位置接收天线和蓄电池连接的工控机。

具体地，所述抠缝操作机构包括底部与所述车体机架固定连接的纵向滑动模组，与所述纵向滑动模组匹配、且互相垂直的横向滑动模组，顶部固定在所述横向滑动模组上、且沿纵向轴线旋转的旋转台，固定在所述旋转台的底部的纵梁，与所述纵梁一体成型、且与所述纵梁垂直的横梁，设置在所述横梁内的刀盘驱动电机，沿横梁纵向方向贯穿开设在所述横梁上的槽口，设置在所述槽口内的刀盘，贯穿所述横梁和槽口设置、且与所述刀盘中央固定连接的刀盘轴承，连接在所述刀盘轴承与刀盘驱动电机的轴承之间的刀盘驱动皮带，以及设置在所述横梁上、与所述工控机连接、用于获取与刀盘的接地端点接缝中心点之间的接缝中心点位置和姿态偏差的接缝跟踪传感器。

进一步地，所述接缝跟踪传感器包括一体式固定在所述横梁上的LED面光源和面阵相机。

优选地，所述横向滑动模组和纵向滑动模组均为KSD75S系列的直线滑动模组。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型巧妙地采用宏观控制与精细控制相结合方法。本实用新型利用地理位置接收天线和定位基站实时获取机器人实时地理位置以实现机器人自动按抠缝路径行进，实现机器人与目标接缝的位置和姿态的宏观对准控制。自动完成抠缝作业。另外，本实用新型在接缝跟踪传感器的作用下，实时动态获取刀盘与目标接缝之间的位置和姿态偏差，驱动横向滑动模组和旋转台动作，以刀盘与目标接缝的位置和姿态的自动精细对准控制。本实用新型在刀盘与接缝精准对准后，利用刀盘驱动电机带动刀盘驱动皮带和刀盘转动，并利用麦克纳姆轮驱动机器人整体按预设抠缝速度行进，以实现连续抠缝作业。通过上述方案，本实用新型具有结构简单、操作简便、作业效率高等优点，在机场飞行区道面养护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实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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为本实用新型的结构示意图(一)。

图2为本实用新型的结构示意图(二)。

图3为本实用新型的抠缝操作机构的结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-车体机架，2-麦克纳姆轮，3-抠缝操作机构，4-地理位置接收天线，5-接缝定位器，6-定位基站，7-接缝，31-横向滑动模组，32-纵向滑动模组，33-旋转台，34-纵梁，35-横梁，36-刀盘驱动电机，37-刀盘驱动皮带，38-刀盘，351-槽口，381-刀盘轴承，391-LED面光源，392-面阵相机。

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实用新型作进一步说明，本实用新型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至图3所示，本实施例提供了一种机场水泥混凝土道面板接缝自动抠缝作业的机器人，其包括中间镂空、且呈回字形状的车体机架1，设置在所述车体机架1的中间镂空内的抠缝操作机构3，设置在所述机场道面机器人工作区域外的GM-BS11定位基站6(该定位基站由GPS天线、GPS接收机、4G模块、电台模块和12V电池组成，与机器人上的地理位置接收天线、接缝定位器通过 4G或电台无线通信)，用于获取待抠缝作业的接缝起始点和终点地理位置信息、且与所述定位基站通信连接的GM-TP11接缝定位器5(该接缝定位器由GPS天线、GPS接收机、4G模块、电台模块、显示屏和12V电池组成，与定位基站通过4G或电台无线通信，与机器人上工控机通过WIFI无线通信)，与机器人上的地理位置接收天线通过4G或电台无线通讯，设置在所述车体机架1的顶部、与所述定位基站无线通信、且用于获取作业实时位置的地理位置接收天线4，设置在车体机架1的底部的四个麦克纳姆轮2，设置在所述车体机架1内的蓄电池，以及设置在所述车体机架1内、且与所述麦克纳姆轮2、抠缝操作机构3、地理位置接收天线4和蓄电池连接的工控机。需要说明的是，本实施例中所述“底部”、“顶部”、“中间”等方位性用语是基于附图来说明的。另外，本实施例是基于结构的改进，并未对其使用软件程序进行改进，采用常规的程序片段编译组合便能实现。其中，本实施例的工控机为可编译逻辑器件，其通过购买便可获得。不仅如此，本实施例中的接缝跟踪传感器获取刀盘38的接地端点与接缝中心点位置和姿态偏差测量的计算方法为现有技术，在此就不予赘述。

在本实施例中，该抠缝操作机构3包括底部与所述车体机架1固定连接的纵向滑动模组32，与所述纵向滑动模组32匹配、且互相垂直的横向滑动模组31，顶部固定在所述横向滑动模组31上、且沿纵向轴线旋转的旋转台33，固定在所述旋转台33的底部的纵梁34，与所述纵梁34一体成型、且与所述纵梁34 垂直的横梁35，设置在所述横梁35内的刀盘驱动电机36，沿横梁35纵向方向贯穿开设在所述横梁35上的槽口351，设置在所述槽口351内的刀盘38，贯穿所述横梁35和槽口351设置、且与所述刀盘38中央固定连接的刀盘轴承381，连接在所述刀盘轴承381与刀盘驱动电机36的轴承之间的刀盘驱动皮带37，以及设置在所述横梁35上、与所述工控机连接、用于获取与刀盘38的接地端点之间的接缝中心点位置偏差的LED面光源391和面阵相机392。其中，横向滑动模组31和纵向滑动模组32均为KSD75S系列的直线滑动模组。

下面简要说明机场水泥混凝土道面板接缝自动抠缝作业的机器人的实现方法，其包括以下步骤：

第一步，利用接缝定位器获取待抠缝作业的接缝的起点和终点的地理位置，并传输给工控机。

第二步，工控机计算获取抠缝的路径，并设定抠缝作业的速度；利用地理位置接收天线实时获取机器人所在地理位置，利用工控机驱动麦克纳姆轮，以实现机器人自动移动至接缝作业的起点。其中，工控机根据待抠缝作业任务的起点和终点的地理位置信息，采用直线原理计算路径，并存储路径点地理位置信息序列，规划获得抠缝作业路径。

第三步，根据路径方向，利用工控机驱动麦克纳姆轮调整机器人航向角，直至机器人行进方向与接缝一致。

第四步，利用所述接缝跟踪传感器获取与刀盘的接地端点之间的接缝中心点位置偏差，利用所述工控机驱动横向滑动模组和旋转台，以实现刀盘位于接缝中心线上且刀盘方向与接缝的中心线方向重合。

第五步，利用工控机驱动纵向滑动模组和刀盘驱动电机，以实现刀盘伸入接缝内部开始抠缝作业。

第六步，利用工控机驱动麦克纳姆轮沿抠缝路径按抠缝作业速度行进，连续抠缝直至待抠缝作业任务终点。在作业过程中，利用接缝跟踪传感器实时获取刀盘的接地端点与所在位置接缝中心点之间的位置和姿态偏差，并传输给工控机，自动动态控制横向滑动模组和旋转台以实现刀盘始终位于接缝中心线上且刀盘方向与接缝的中心线重合。

在本实施例中，利用工控机控制四个麦克纳姆轮，以实现前进、后退、原地转向、平移；另外，本实施例利用横向滑动模组31和纵向滑动模组32实现刀盘38的上下移动。综上所述，本实用新型能实现自动抠缝功能，提高了机场飞行区道面养护的效率。与现有技术相比，本实用新型具有实质性的特点和进步，在机场飞行区道面养护技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

Claims (3)

1.一种机场水泥混凝土道面板接缝自动抠缝作业的机器人，用于机场道面的道面板抠缝，其特征在于，所述机器人包括中间镂空、且呈回字形状的车体机架(1)，设置在所述车体机架(1)的中间镂空内的抠缝操作机构(3)，设置在所述机场道面边缘的定位基站，与所述定位基站无线通信连接、用于获取所述机场道面的待抠缝作业的接缝起始点和终点地理位置信息的接缝定位器，设置在所述车体机架(1)的顶部、与所述定位基站无线通信、且用于获取作业实时位置的地理位置接收天线(4)，设置在车体机架(1)的底部的四个麦克纳姆轮(2)，设置在所述车体机架(1)内的蓄电池，以及设置在所述车体机架(1)内、且与所述麦克纳姆轮(2)、抠缝操作机构(3)、地理位置接收天线(4)和蓄电池连接的工控机；

所述抠缝操作机构(3)包括底部与所述车体机架(1)固定连接的纵向滑动模组(32)，与所述纵向滑动模组(32)匹配、且互相垂直的横向滑动模组(31)，顶部固定在所述横向滑动模组(31)上、且沿纵向轴线旋转的旋转台(33)，固定在所述旋转台(33)的底部的纵梁(34)，与所述纵梁(34)一体成型、且与所述纵梁(34)垂直的横梁(35)，设置在所述横梁(35)内的刀盘驱动电机(36)，沿横梁(35)纵向方向贯穿开设在所述横梁(35)上的槽口(351)，设置在所述槽口(351)内的刀盘(38)，贯穿所述横梁(35)和槽口(351)设置、且与所述刀盘(38)中央固定连接的刀盘轴承(381)，连接在所述刀盘轴承(381)与刀盘驱动电机(36)的轴承之间的刀盘驱动皮带(37)，以及设置在所述横梁(35)上、与所述工控机连接、用于获取与刀盘(38)的接地端点接缝中心点之间的接缝中心点位置和姿态偏差的接缝跟踪传感器。

2.根据权利要求1所述的一种机场水泥混凝土道面板接缝自动抠缝作业的机器人，其特征在于，所述接缝跟踪传感器包括一体式固定在所述横梁(35)上的LED面光源(391)和面阵相机(392)。

3.根据权利要求1或2所述的一种机场水泥混凝土道面板接缝自动抠缝作业的机器人，其特征在于，所述横向滑动模组(31)和纵向滑动模组(32)均为KSD75S系列的直线滑动模组。

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