[发明专利]一种全向机场跑道检测机器人系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及检测与控制技术领域，尤其涉及一种全向机场跑道检测机器人系统及其控制方法。

背景技术

随着航空业的发展，机场跑道作为飞机起飞降落的重要平台，其安全问题越来越受到重视。对于机场而言，机场跑道路面的完好率和机场跑道是否有异物是飞行安全中非常重要的指标。机场跑道上的缺陷和异物对飞机起降过程的安全带来很大的威胁。因此，机场跑道安全检测系统的设计研究，具有很重要的现实意义。

对于机场跑道检测系统，国外研究开始较早，已经研发相关检测设备，并有相关产品开发完成，如英国的Tarsier系统，以色列的FODDetect系统，美国的FODFinder系统，新加坡的iFerrer系统。尽管这些设备已经在机场安装使用，但仍然有其缺陷。其中，Tarsier、FODDetect以及iFerrer系统都是安装在固定位置如塔架或者跑道边等，机动性差，影响检测和识别精度。FODFinder系统虽然安装在机动车上，但需要专用司机，设备运行成本高，耗时耗力。且以上装置均没有机械手等执行机构，即使发现跑道异物也不能及时清除。当前，国内的机场跑道异物检测系统，大多还处于理论研究和不断尝试阶段，尚未能达到国际上的通用检测标准。综上，国内外得到较多应用的系统在设计成本和维护成本上较高，灵活性较低，且需人工清除异物。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种全向机场跑道检测机器人系统及其控制方法。

为了解决背景技术中所存在的问题，本发明的技术方案为：

一种全向机场跑道检测机器人系统，包括：

采集模块，用于获取本体状态以及机场跑道视频，并将所获取的本体状态发送到远程智能终端，所述本体状态包括全向机场跑道检测机器人的位置、姿态；

控制模块，用于接收远程智能终端发送的机场跑道巡检路线后，根据巡检路线执行轨迹进行运动以及对机场跑道进行视频采集，并根据所采集的视频进行机场跑道裂纹或异物判断：若有裂纹，则将裂纹处的位置发送回远程监控端；若有异物，则控制处理模块对异物进行清理；若无裂纹和异物，则继续执行轨迹跟踪和视频采集；

处理模块，用于控制机械手或吸尘器对异物进行清理。

所述控制模块包括主控模块，所述主控模块上连接有驱动控制模块，所述驱动控制模块上连接有全向运动模块。

所述主控模块为ARM11主控制模块，并且所述ARM11主控制模块内含嵌入式Linux系统。

所述驱动控制模块为DSP驱动控制模块，所述DSP驱动控制模块由两块DSP处理器扩展连接而成，通过UART方式与ARM11进行转速数据收发。

所述全向运动模块为Mecanum轮全向运动平台，所述Mecanum轮全向运动平台由4个Mecanum轮、4个直流伺服电机及功率驱动电路构成。

所述采集模块包括与控制模块相连接的视频采集模块和姿态检测模块；所述视频采集模块为CMOS摄像头；所述姿态检测模块为STM32位置姿态检测模块，所述STM32位置姿态检测模块由STM32处理器通过IIC方式与MPU9250通信，完成姿态检测，通过UART方式与UM220-III通信，完成裂纹处的位置检测。

所述STM32位置姿态检测模块通过GPS/北斗系统、陀螺仪、加速度计以及磁力计对机器人进行位置、姿态的检测和信息融合，所述信息融合采用卡尔曼滤波的数据融合，将陀螺仪、加速度计和磁力计数据滤波、融合，计算得到高精度的姿态角度。

所述处理模块为Arduino机械手及吸尘器控制模块，所述采用Arduino处理器完成6自由度机械手和吸尘器的控制。

一种全向机场跑道检测机器人控制方法，包括：

S1、将本体状态发送到远程智能终端，所述本体状态包括全向机场跑道检测机器人的位置、姿态；

S2、接受远程智能终端根据本体状态发送的机场跑道巡检路线；

S3、根据巡检路线执行轨迹进行运动以及对机场跑道进行视频采集，并根据所采集的视频进行机场跑道裂纹或异物判断：若有裂纹，则将裂纹处的位置发送回远程监控端；若有异物，则对异物进行清理；若无裂纹和异物，则继续执行轨迹跟踪和视频采集。

所述根据巡检路线执行轨迹进行运动具体包括：全向机场跑道检测机器人对直流伺服电机进行运动控制通过速度与位置姿态的双闭环控制器，完成对于设定巡检路线的轨迹跟踪。

与现有技术相比较，本发明的有益效果为：