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申请/专利权人：中国民航大学

摘要：本发明属于民用航空地面保障与数据识别技术领域，公开了一种混联式飞机除冰喷嘴机构、轨迹规划方法及规划系统。所述规划方法首先提出了一种混联式飞机除冰喷嘴机构，然后利用4‑2‑5多项式插值算法对除冰喷嘴机构进行轨迹规划，再通过粒子群优化算法对除冰喷嘴机构轨迹的运行时间进行优化。本发明采用的混联式喷嘴机构对飞机进行除冰液喷射，无需除冰操作员进行高空作业，减少人工成本，大幅降低人员培训成本，并在恶劣天气环境下减少人工除冰作业危险系数。无人智能化，大幅提高机场除冰效率，保障机场在寒冷冬季下的飞机起降。本发明结合除冰时间、喷嘴机构架关节运动速度和加速度等约束条件，使得喷嘴机构在除冰操作中平滑无抖动。

主权项：1.一种混联式飞机除冰喷嘴机构的轨迹规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、对飞机混联式飞机除冰喷嘴机构进行D-H运动学建模，建立喷嘴机构的坐标系模型以及坐标变换矩阵，得到喷嘴机构位姿的数学表达式；S2、使用数学软件对初始位置，终点位置和中间两点位置进行逆运动学求解，得到机械臂关节角度；S3、根据飞机曲面外形的不同，分别对飞机机翼、飞机尾翼方向舵、飞机机身进行喷嘴路径规划；S4、通过四次样条插值方法、二次样条插值方法、五次样条插值方法对关节空间下的除冰喷嘴机构进行轨迹规划，得到喷嘴机构关节空间轨迹曲线；S5、根据喷嘴机构关节空间轨迹曲线建立目标函数和约束条件；S6、采用粒子群优化算法，在约束条件下以三段轨迹时间总和最小为目标，优化喷嘴机构的运动轨迹；实施所述混联式飞机除冰喷嘴机构的轨迹规划方法的混联式飞机除冰喷嘴机构，所述混联式飞机除冰喷嘴机构包括：串联机械臂组、并联机械臂12和除冰喷嘴阵列14；所述串联机械臂组末端连接并联机械臂12，所述并联机械臂12末端安装除冰喷嘴阵列14；所述串联机械臂组包括底座1，设于底座1上的转轴2，设于底座1上的除冰参数自主生成装置3，设于竖直转轴2上的旋转座4以及设于旋转座4上的机械大臂5；所述机械大臂5末端铰接有折叠臂6，所述折叠臂6末端铰接伸缩臂7，所述伸缩臂7末端铰接水平小臂8，所述水平小臂8末端铰接除冰喷嘴控制臂9；所述并联机械臂12设置有连接于除冰喷嘴控制臂9末端的调平机构10，所述调平机构10连接并联机械臂12，并联机械臂12上设置有喷嘴位姿控制器13；所述除冰喷嘴阵列14安装在调平机构10下端，所述除冰喷嘴阵列14旁边设置有积冰检测装置组11；所述除冰参数自主生成装置3根据当时的除冰温度，除冰风速的天气情况，以及从调平机构10得来的除冰喷嘴角度参数和从喷嘴位姿控制器13得来的除冰喷嘴喷射距离参数，生成预测飞机除冰时间和预测消耗除冰液；所述调平机构10包括陀螺仪和积冰检测装置组11；所述的陀螺仪根据除冰喷嘴在飞机除冰时的动作，为除冰参数自主生成装置3提供喷嘴角度参数，且为并联机械臂12提供角度、位置参数；所述的积冰检测装置组11用于识别机械臂的除冰效果，识别在飞机除冰作业时是否有残冰，剩余引导机械臂对残冰进行再次除冰作业；所述的积冰检测装置组11内安装有红外线探测飞机积冰装置，超声波探测飞机积冰装置；红外线探测飞机积冰装置用于在飞机除冰时探测残冰，飞机结冰时的温度会发生变化，红外装置通过探测温度差得到飞机的积冰信息；超声波探测飞机积冰装置通过接受冰和空气界面的反射超声波，根据超声波在冰中的反射和接受的时间延迟计算出冰厚；所述的喷嘴位姿控制器13内安装激光测距装置以及激光跟踪装置；激光测距装置用于在飞机除冰时探测残冰以及检测与除冰喷嘴机构与飞机间距，在完成避免与飞机发生碰撞的任务的同时为除冰参数自主生成装置3提供喷嘴喷射距离参数；激光跟踪装置用于对除冰喷嘴进行位姿测量，为除冰参数自主生成装置3提供喷嘴位置，姿态参数；所述的积冰检测装置组11内安装有红外线探测飞机积冰装置，超声波探测飞机积冰装置。

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百度查询： 中国民航大学 一种混联式飞机除冰喷嘴机构、轨迹规划方法及规划系统