机场跑道智能清洁车论文和设计-魏书伟

全文摘要

本实用新型公开一种机场跑道智能清洁车，由控制端与清洁小车组成。通过金属检测传感器检测跑道上是否遗留有金属物件，当检测到金属物件时，控制器驱动机械臂到达检测位置捡拾金属物件，然后通过机械臂顶部的电磁铁将其吸住，然后机械臂旋转，将金属物件放置在清洁车的金属物件收集箱内。通过红外对管检测跑道上是否有飞机轮胎橡胶溶化形成的胶层，当检测到黑色胶层时，控制器驱动清扫电机，清扫电机通过联轴器连接铁刷，清扫电机旋转即带动铁刷转动将跑道上的胶层摩擦掉。然后通过将摩擦出来的垃圾通过吸尘电机将其吸至垃圾收集箱。本实用新型能够有效机场跑道的安全。

主设计要求

1.机场跑道智能清洁车，其特征是，由控制端与清洁小车组成；上述控制端包括上位机、控制无线模块、功能按键、摇杆和显示器；控制无线模块与上位机有线相连；功能按键和摇杆的输出端与上位机的输入端连接；上位机的输出端与显示器的输入端连接；上述清洁小车包括车体、以及安装在车体上的单片机、摄像头、受控无线模块、行车单元、金属清理单元和清扫单元；行车单元包括转向舵机和直流电机；单片机的输出端连接转向舵机和直流电机的输入端；转向舵机的输出端通过转向杆连接车体的2个转向轮，直流电机的输出端连接车体的2个驱动轮；金属清理单元包括1个以上的金属探测器、机械臂支架、升降舵机、旋转舵机、电磁铁、继电器模块和金属物件回收箱；金属探测器位于车体的正前方，金属探测器的输出端与单片机的输入端连接；机械臂支架安装在车体的前部，单片机的输出端分别连接升降舵机和旋转舵机的输入端，升降舵机和旋转舵机的输出端与机械臂支架连接；电磁铁安装在机械臂支架的前端，单片机的输出端经由继电器模块连接电磁铁；金属物件回收箱设置在电磁铁的正下方；清扫单元包括1个以上的红外对管、2个铁刷、2个清扫电机、吸尘器和垃圾回收箱；红外对管位于车体的正前方，红外对管的输出端与单片机的输入端连接；2个铁刷位于车体下方，并分处在车体中部的左右两侧，单片机的输出端连接2个清扫电机；吸尘器也位于车体下方，并处于2个铁刷之间，单片机的输出端连接吸尘器；垃圾回收箱设置在吸尘器的出口处；摄像头位于车体的正前方，摄像头的输出端与单片机连接；受控无线模块与控制无线模块无线通信，受控无线模块与单片机有线相连。

设计方案

1.机场跑道智能清洁车，其特征是，由控制端与清洁小车组成；

上述控制端包括上位机、控制无线模块、功能按键、摇杆和显示器；控制无线模块与上位机有线相连；功能按键和摇杆的输出端与上位机的输入端连接；上位机的输出端与显示器的输入端连接；

上述清洁小车包括车体、以及安装在车体上的单片机、摄像头、受控无线模块、行车单元、金属清理单元和清扫单元；

行车单元包括转向舵机和直流电机；单片机的输出端连接转向舵机和直流电机的输入端；转向舵机的输出端通过转向杆连接车体的2个转向轮，直流电机的输出端连接车体的2个驱动轮；

金属清理单元包括1个以上的金属探测器、机械臂支架、升降舵机、旋转舵机、电磁铁、继电器模块和金属物件回收箱；金属探测器位于车体的正前方，金属探测器的输出端与单片机的输入端连接；机械臂支架安装在车体的前部，单片机的输出端分别连接升降舵机和旋转舵机的输入端，升降舵机和旋转舵机的输出端与机械臂支架连接；电磁铁安装在机械臂支架的前端，单片机的输出端经由继电器模块连接电磁铁；金属物件回收箱设置在电磁铁的正下方；

清扫单元包括1个以上的红外对管、2个铁刷、2个清扫电机、吸尘器和垃圾回收箱；红外对管位于车体的正前方，红外对管的输出端与单片机的输入端连接；2个铁刷位于车体下方，并分处在车体中部的左右两侧，单片机的输出端连接2个清扫电机；吸尘器也位于车体下方，并处于2个铁刷之间，单片机的输出端连接吸尘器；垃圾回收箱设置在吸尘器的出口处；

摄像头位于车体的正前方，摄像头的输出端与单片机连接；

受控无线模块与控制无线模块无线通信，受控无线模块与单片机有线相连。

2.根据权利要求1所述的机场跑道智能清洁车，其特征是，金属探测器的数量为2个，这2个金属探测器分别位于车体的左前方和右前方。

3.根据权利要求1所述的机场跑道智能清洁车，其特征是，红外对管的数量为2个，这2个红外对管分别位于车体的左前方和右前方。

4.根据权利要求1所述的机场跑道智能清洁车，其特征是，行车单元还进一步包括4个避障模块，这4个避障模块分别设置在车体的左前方、右前方、左后方和右后方，4个避障模块的输出端均与单片机的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的机场跑道智能清洁车，其特征是，清扫单元还进一步包括喷水器，该喷水器位于车体下方，并处于2个铁刷之间，单片机的输出端连接喷水器。

6.根据权利要求1所述的机场跑道智能清洁车，其特征是，清洁小车还进一步包括定位模块，该定位模块设置在车体上，其输出端与单片机的输入端连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种清洁车，具体涉及一种机场跑道智能清洁车。

背景技术

现在全球范围内跑道多普遍使用以陆地为基础。一个机场飞行区的等级一般看的是机场跑道的等级，机场跑道的性能及相应的设施决定了什么等级的飞机可以使用这个机场。机场跑道的洁净对于飞机的起降至关重要，不允许存在丝毫差错。影响跑道起降的安全主要有两大原因，一是跑道上存留的异物，例如在近代航空器的发展进程中，法国航空的一架协和式客机因跑道上的一件长条型金属条而导致轮胎爆裂和燃油泄漏，并引发大火，造成空难。另一原因是由于飞机轮胎在高速着陆时接触跑道表面摩擦造成的高温，使轮胎橡胶瞬间溶化形成橡胶粘污物并涂抹道面纹理中，随着摩擦次数的增加和时间的推移而使道面胶层不断加厚，造成道面摩擦系数降低，影响飞机的制动性，特别是在道面为湿润状态下，跑道摩擦力明显降低，直接影响飞机的安全着陆。因此，应不定期地对跑道进行清洗，并确保道面表面摩阻系数不低于0.5，这样才能避免事故的发生。

实用新型内容

本实用新型提供一种机场跑道智能清洁车，其能够对机场跑道进行清理，以避免事故的发生。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

机场跑道智能清洁车，由控制端与清洁小车组成。

上述控制端包括上位机、控制无线模块、功能按键、摇杆和显示器；控制无线模块与上位机有线相连；功能按键和摇杆的输出端与上位机的输入端连接；上位机的输出端与显示器的输入端连接。

上述清洁小车包括车体、以及安装在车体上的单片机、摄像头、受控无线模块、行车单元、金属清理单元和清扫单元。行车单元包括转向舵机和直流电机；单片机的输出端连接转向舵机和直流电机的输入端；转向舵机的输出端通过转向杆连接车体的2个转向轮，直流电机的输出端连接车体的2个驱动轮。金属清理单元包括1个以上的金属探测器、机械臂支架、升降舵机、旋转舵机、电磁铁、继电器模块和金属物件回收箱；金属探测器位于车体的正前方，金属探测器的输出端与单片机的输入端连接；机械臂支架安装在车体的前部，单片机的输出端分别连接升降舵机和旋转舵机的输入端，升降舵机和旋转舵机的输出端与机械臂支架连接；电磁铁安装在机械臂支架的前端，单片机的输出端经由继电器模块连接电磁铁；金属物件回收箱设置在电磁铁的正下方。清扫单元包括1个以上的红外对管、2个铁刷、2个清扫电机、吸尘器和垃圾回收箱；红外对管位于车体的正前方，红外对管的输出端与单片机的输入端连接；2个铁刷位于车体下方，并分处在车体中部的左右两侧，单片机的输出端连接2个清扫电机；吸尘器也位于车体下方，并处于2个铁刷之间，单片机的输出端连接吸尘器；垃圾回收箱设置在吸尘器的出口处。摄像头位于车体的正前方，摄像头的输出端与单片机连接。受控无线模块与控制无线模块无线通信，受控无线模块与单片机有线相连。

上述方案中，金属探测器的数量为2个，这2个金属探测器分别位于车体的左前方和右前方。

上述方案中，红外对管的数量为2个，这2个红外对管分别位于车体的左前方和右前方。

上述方案中，行车单元还进一步包括4个避障模块，这4个避障模块分别设置在车体的左前方、右前方、左后方和右后方，4个避障模块的输出端均与单片机的输入端连接。

上述方案中，清扫单元还进一步包括喷水器，该喷水器位于车体下方，并处于2个铁刷之间，单片机的输出端连接喷水器。

上述方案中，清洁小车还进一步包括定位模块，该定位模块设置在车体上，其输出端与单片机的输入端连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：

1、通过金属检测传感器检测跑道上是否遗留有金属物件(跑道上遗落的金属物件会对飞机的起降产生危险因素)，当检测到金属物件时，控制器驱动机械臂到达检测位置捡拾金属物件，然后通过机械臂顶部的电磁铁将其吸住，然后机械臂旋转，将金属物件放置在清洁车的金属物件收集箱内。

2、通过红外对管检测跑道上是否有飞机轮胎橡胶溶化形成的胶层(红外对管可对黑色产生信号，轮胎摩擦痕迹通常成黑色)，当检测到黑色胶层时，控制器驱动清扫电机，清扫电机通过联轴器连接铁刷，清扫电机旋转即带动铁刷转动将跑道上的胶层摩擦掉。然后通过将摩擦出来的垃圾通过吸尘电机将其吸至垃圾收集箱。最后通过喷水电机对跑道路面进行喷水清洁。

3、清洁车有两种工作模式，可人工远程通过摇杆操作驾驶，也可以设置为自动操作模式。在自动操作模式下，避障传感器发挥作用，避免清洁车与障碍物发生碰撞。

4、清洁车上装载摄像头，工作人员可通过上位机显示器观察清扫状况。

5、通过定位模块可准确得知清洁车的具体位置(因为机场很大)，同时可通过定位模块设置清扫区域，使清洁车在固定区域内清扫。

附图说明

图1为机场跑道智能清洁车的原理框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。需要说明的是，实例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“中”、“左”“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向仅是用来说明并非用来限制本实用新型的保护范围。

参见图1，一种机场跑道智能清洁车，由控制端与清洁小车组成。

上述控制端包括上位机、控制无线模块、功能按键、摇杆和显示器。控制无线模块与上位机有线相连。

功能按键和摇杆的输出端与上位机的输入端连接。上位机的输出端与显示器的输入端连接。上位机负责整个清洁车的数字信息的处理。控制无线模块用于与清洁小车的受控无线模块连接，负责传送和接收数字信息。功能按键用于切换工作模式，如自动操作模式和手动操作模式。人工手动操作时，上位机接收来自清洁车传输的图像信息并在显示器显示，工作人员通过摇杆控制清洁车前后左右行进。自动工作模式下，上位机仅接收来自清洁车传输的位置信息并在显示器显示，此时避障传感器发挥作用，避免清洁车与其他障碍物发生碰撞。摇杆在手动操作模式下用于控制清洁小车前后左右行进。显示器用于显示清洁小车当前的环境图像信息和位置信息。

上述清洁小车包括车体、以及安装在车体上的单片机、摄像头、定位模块、受控无线模块、行车单元、金属清理单元和清扫单元。

受控无线模块与控制无线模块无线通信，负责传送和接收数字信息，受控无线模块与单片机有线相连。单片机负责清洁小车的数字信号的处理。摄像头位于车体的正前方，摄像头用于采集清洁小车当前环境图像信息，摄像头的输出端与单片机连接。定位模块设置在车体上，定位模块用于采集清洁小车当前位置信息，定位模块的输出端与单片机的输入端连接。

行车单元包括转向舵机、直流电机和4个避障模块。单片机的输出端连接转向舵机和直流电机的输入端。转向舵机的输出端通过转向杆连接车体的2个转向轮，用于实现清洁小车的转向。直流电机的输出端连接车体的2个驱动轮，用于实现清洁小车的行进。转向舵机的数量为1个或2个，直流电机的数量为1个或2个。在本实施例中，行车单元包括1个转向舵机和2个直流电机。转向舵机的输出端通过转向杆同时连接2个转向轮，每个直流电机的输出端分别连接1个驱动轮。4个避障模块分别设置在车体的左前方、右前方、左后方和右后方，用于对清洁小车周围的障碍进行感知，4个避障模块的输出端均与单片机的输入端连接。

金属清理单元包括1个以上的金属探测器、机械臂支架、升降舵机、旋转舵机、电磁铁、继电器模块和金属物件回收箱。金属探测器位于车体的正前方，用于探测清洁小车前进方向是否存在金属物件，金属探测器的输出端与单片机的输入端连接。在本实施例中，金属探测器的数量为2个，这2个金属探测器分别位于车体的左前方和右前方。机械臂支架安装在车体的前部，用于带动电磁铁运动，以吸附住金属。单片机的输出端分别连接升降舵机和旋转舵机的输入端，升降舵机和旋转舵机的输出端与机械臂支架连接。升降舵机在清洁小车工作时，带动机械臂向下运动，并停止在向下状态，而在清洁小车停止工作时，带动机械臂向上运动，并停止在向上状态。旋转舵机根据所探测到的金属位置，带动机械臂朝向相应的方向摆动。电磁铁安装在机械臂支架的前端，用于吸附住金属，单片机的输出端经由继电器模块连接电磁铁。金属物件回收箱设置在电磁铁的正下方。单片机控制继电器模块吸合时，电磁铁能够吸附金属物件，单片机控制继电器模块断开时，电磁铁将所吸附的金属物件释放，并落入到金属物件回收箱中。

清扫单元包括1个以上的红外对管、2个铁刷、2个清扫电机、喷水器、吸尘器和垃圾回收箱。红外对管位于车体的正前方，用于检测前进方向是否存在黑色胶层，红外对管的输出端与单片机的输入端连接。在本实施例中，红外对管的数量为2个，这2个红外对管分别位于车体的左前方和右前方。2个铁刷位于车体下方，并分处在车体中部的左右两侧，单片机的输出端连接2个清扫电机。清扫电机带动铁刷旋转，用于清洁跑道上的胶层。吸尘器和喷水器同时位于车体下方，并处于2个铁刷之间，单片机的输出端连接吸尘器和喷水器。垃圾回收箱设置在吸尘器的出口处。吸尘器将黑胶或其他垃圾一并吸至垃圾收集箱中。喷水器则用于对跑道进行喷水清洁。

需要说明的是，尽管以上本实用新型所述的实施例是说明性的，但这并非是对本实用新型的限制，因此本实用新型并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本实用新型原理的情况下，凡是本领域技术人员在本实用新型的启示下获得的其它实施方式，均视为在本实用新型的保护之内。

设计图

机场跑道智能清洁车论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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