飞机外仓清洁机器人的设计

杨 勇，杜玉杰，田秀兵

目前飞机表面的清洁工作仍主要采用人工式的清洁方法,或者采用大型清洁车进行喷洒清洗,存在装置体积庞大,使用、安装等相对比较复杂,实用性不强,造成了整体清洁的运动不灵活,危险系数高等缺点。将清洁机器人装置做得简单、运动灵巧,能适用于大部分飞机主翼、机身以及尾翼的清洁使用是关键。因此本文设计了一款以STM32单片机为核心控制器的飞机外仓清洁机器人来满足需要。

1 系统总体方案设计

1.1 系统组成

本设计方案以STM32单片机为核心控制器,通过负压吸附模块吸附在飞机表面；通过机械运动模块在飞机表面的运动；通信模块实现地面控制终端对机器人的控制,并将机身的清洁情况以及伤痕通过摄像头传给机务人员[1]；超声波避障模块实现机器人行进过程中有效避障[2]；清洁模块实现对飞机外仓表面的有效清洁。飞机外仓清洁机器人的系统框架如图1所示。

图1 系统组成框图

1.2 机械运动系统设计

机械结构的整体外部形态如仿生蜘蛛[3],由6只机械脚组成,6个吸盘分别固定在6只机械脚上,每只机械脚有3个自由度,每只脚可摆动的角度为60°。当机器人运动时左右两只脚同时进行相应的攀爬,一个循环运动可分为3次机械运动,机器人整个身体运动一次可实现运动距离L＝3(20×1/2)×2＝60 cm,因此移动距离较好。经计算一个真空泵产生的负压为147.6 kPa,而克服机器人重量使其稳定吸附在飞机外仓所需要的负压为12.76 kPa[4],所以可以稳定地吸附在飞机表面的垂直尾翼以及流线型的机身外仓上。……