CN106005320B - 一种用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置，包括有浮体、电源电缆、通讯光纤存储器、浮体固定板、固定安装板、脐带缆、电缆网套及拔缆电动机构和释放电动机构，拔缆电动机构一端连接拔缆电动机构电缆，拔缆电动机构电缆连接水下机器人电子舱；释放电动机构一端连接释放电动机构电缆，释放电动机构电缆连接水下机器人电子舱；电源电缆一端通过水密插头连接接线盒，另一端通过水密插头连接水下机器人电力舱；通讯光纤存储器的通讯光纤抽出端与接线盒连接；通讯光纤固定端连接水下机器人电子舱；脐带缆上设电缆网套，电缆网套与浮体固定板连接。该装置理想应用在水电站输水管道检测中的同时也极大保障水下机器人安全返航。
Description
技术领域
本发明涉及了一种装置，特别是一种将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置。
背景技术
水下机器人在水电厂应用中对电厂大坝、输水管道、进出水口闸门等水工建筑物和水工设备进行检测时，具备远程控制和信号传输能力的有缆水下机器人ROV(RemoteOperated Vehicle)是一种较佳的选择模式，它对斜井、竖井、调压井等垂直断面检查时，能实时观测管道壁面裂缝及水下目标的长度、宽度及相对位置，便于对发现的问题在后续维护维修检查提出更优化的解决方案。
但是在水电厂环境下，特别是引水涵洞中，工作环境都较为狭小，远距离作业时，由于作业环境存在较多异物，可能会出现脐带缆的严重缠绕情况，导致脐带缆无法自行解脱，致使ROV工作模式的水下机器人受脐带缆的限制将无法返航，在这种情况下，水下机器人能够恢复自由返回水面是最重要的。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置。该装置设计新颖、操作简单，可将ROV及AUV工作模式的优势充分发挥，脐带缆释放前水下机器人工作在ROV模式，脐带缆释放后水下机器人可工作在自主供电的AUV模式，最大限度应用在水电站输水管道检测中的同时也极大的保障水下机器人的安全返航，有效的保证了水下工作的可靠性。
为实现上述的发明目的，本发明是通过采用如下的设计结构和技术方案来实现的：
一种用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置，该装置包括有浮体(1)、电源电缆(2)、通讯光纤存储器(3)、浮体固定板(4)、固定安装板(5)、脐带缆(6)、电缆网套(7)及拔缆电动机构(8)和释放电动机构(9)，拔缆电动机构(8)的一端连接拔缆电动机构电缆(23)，拔缆电动机构电缆(23)连接水下机器人电子舱(36)；释放电动机构(9)的一端连接释放电动机构电缆(16)，释放电动机构电缆(16)连接水下机器人电子舱(36)；电源电缆(2)的一端通过水密插头连接接线盒(10)，电源电缆(2)的另一端通过水密插头连接水下机器人电力舱(35)；通讯光纤存储器(3)中的通讯光纤(28)抽出端与接线盒(10)连接；通讯光纤(28)固定端连接水下机器人电子舱(36)；脐带缆(6)上设有电缆网套(7)，电缆网套(7)与浮体固定板(4)固定连接。作为本发明上述一种将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置的改进，所述浮体固定板(4)上方设有接线盒(10)，接线盒(10)通过螺钉安装在浮体固定板(4)上，接线盒(10)的输入端通过压紧螺套安装脐带缆(6)，接线盒(10)的输出端连接电源电缆(2)及通讯光纤(28)。
作为本发明上述改进,在浮体固定板(4)底部还设有两个定位销(11)；两个定位销(11)通过螺纹固定到浮体安装板(4)底部，在固定安装板(5)上设有定位安装座(12)及锁紧安装座(13)，定位安装座(12)及锁紧安装座(13)通过螺钉安装在固定安装板(5)上，浮体固定板(4)通过两个定位销(11)套入到定位安装座(12)孔内及锁紧安装座(13)的孔内。
作为本发明上述的进一步改进，在定位安装座(12)及锁紧安装座(13)内均设有弹簧调整螺杆(26)，弹簧调整螺杆(26)外轴上安装弹簧(25)。
作为本发明上述的更进一步改进，所述释放电动机构(9)是通过销轴与锁紧安装座(13)连接为一体，释放电动机构(9)上安装第一丝杆(15)，第一丝杆(15)安装在释放电动机构(9)轴上并通过紧定螺钉限位，第一丝杆(15)上安装锁紧销(14)，锁紧销(14)内孔是与第一丝杆(15)配套的丝杆螺母，锁紧销(14)外轴与定位销(11)内孔安装配合后限位。
作为本发明上述的又进一步改进，所述固定安装板(5)上安装四个隔离柱(27)，上面的两个隔离柱(27)通过螺钉安装拔缆电动机构安装板(22)，下面的两个隔离柱(27)安装通讯光纤存储器安装板(24)，通讯光纤存储器安装板(24)上安装通讯光纤存储器(3)，通讯光纤存储器(3)的抽出端通讯光纤(28)通过水密通讯光纤插头安装到接线盒(10)的水密光纤插座上。
作为本发明上述的再进一步改进，在拔缆电动机构安装板(22)上通过丝杆螺母(19)安装固定拔缆安装板(17)、丝杆螺母定位板(18)和电机安装板(20)，电机安装板(20)上通过四根销轴固定拔缆电动机构(8)，拔缆电动机构(8)上安装第二丝杆(21)，第二丝杆(21)固定在拔缆电动机构(8)轴上并通过紧固螺钉限位；拔缆安装板(17)用螺栓固定在丝杆螺母(19)上，丝杆螺母(19)穿过丝杆螺母定位板(18)固定连接在第二丝杆(21)上。
工作原理是：该一种用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置，该装置中的脐带缆(6)是用于连接水面设备与水下机器人的纽带，脐带缆(6)起始端为放置在水面设备上的脐带缆绞车(31)，水面控制单元(33)的控制信号通过通讯光纤(28)接入到脐带缆绞车(31)，电源由发电机(29)输入到水面供电单元(33)，在水面供电单元(33)进行升压后接入到脐带缆绞车(31)，最终电源和通讯光纤(28)在脐带缆绞车(31)的固定接线箱内接线后一起并入到脐带缆(6)内，脐带缆(6)的末端是接线盒(10)的输入端，脐带缆(6)内的电源和通讯光纤(28)在接线盒(10)内又分开为独立的电源输出和通讯光纤(28)的信号。
当水下机器人的脐带缆(6)被缠绕后，首先水面操作人员将脐带缆(6)的高压供电断开，切换到水下机器人采用自带电源供电方式，此时电源就依靠水下机器人本体(34)内的内置电池供给；然后水面操作人员通过通讯光纤(28)的连接控制拔缆电动机构(8)的电机逆时针旋转，第二丝杆(21)的旋转运动推动拔缆安装板(17)远离拔缆电动机构(8)运动，与此同时，电源电缆(2)上的水密插头被拔缆安装板(17)从接线盒(10)的电源水密插座中拔出，完成脐带缆(6)电源供给的物理中断，即拔缆电动机构(8)就完成了将电源电缆(2)从接线盒(10)中拔出，最后电源电缆(2)从接线盒(10)上分离；
然后水面操作人员再通过控制释放电动机构(9)的电机顺时针旋转，第一丝杆(15)的旋转运动使锁紧销(14)从定位销(11)的孔内慢慢拔出，当锁紧销(14)从定位销(11)的孔内完全拔出后，浮体(1)上的定位销(11)在弹簧(25)的预紧力作用下并完全从定位安装座(12)及锁紧安装座(13)的孔内弹出，浮体固定板(4)在自身的正浮力下快速漂离水下机器人本体(34)，即释放电动机构(9)就完成了将脐带缆(6)及接线盒10从水下机器人本体(34)上释放，最后脐带缆(6)及接线盒(10)从水下机器人本体(34)上完全释放；
脐带缆(6)及接线盒(10)从水下机器人本体(34)上完全释放后，水面也依然不能对水下机器人本体(34)进行供电，此时脐带缆(6)内仍然还有一根通讯光纤(28)通过接线盒(10)、通讯光纤存储器(3)与水下机器人本体(34)连接；在该种情况下水面依然可以控制水下机器人本体(34)返回水面并通讯，此时电源也依靠水下机器人本体(34)内的内置电池供给，这时水面操作人员通过通讯光纤(28)远程控制水下机器人本体(34)返航，返航过程中，通讯光纤存储器(3)将自动释放通讯光纤(28)完成将水下机器人本体(34)返航，在该返航的过程中，通讯光纤存储器(3)内的通讯光纤(28)长度大于脐带缆(6)的长度，水下机器人本体(34)一边往回走，一边放通讯光纤(28)，直至到达水下机器人本体(34)入水处，即完成水下机器人本体(34)返回至水面的工作。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明提供的一种将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置可将ROV及AUV工作模式的优势充分发挥，脐带缆释放前水下机器人工作在ROV模式，脐带缆释放后水下机器人可工作在自主供电的AUV模式，对水下机器人在水电站输水管道检测中及保障水下机器人的安全返航起到极其重要的作用，实现可对水下机器人工作模式的转变的同时也使得水下机器人能够正常安全的返回至水面。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明的浮体固定板(4)与固定安装板(5)两个部件组装套接后的结构示意图；
图2是电源电缆(2)物理断电后从接线盒(10)中脱缆，接线盒(10)被释放后的一种状态示意图；
图3是图7A-A方向的结构剖视图，其中两个部件是图1组装套接后的状态图；
图4是图3中A的局部放大图；
图5是图3中B的局部放大图；
图6是本发明的一种实施例状态图；
图7是图3的俯视图；
图8是图6所示ROV在正常工作状态下的工作流程图；
图9是图6所示ROV在脐带缆脱缆状态下的工作流程图；
其中，图中标示：1—浮体，2—电源电缆，3—通讯光纤存储器，4—浮体固定板，5—固定安装板，6—脐带缆，7—电缆网套，8—拔缆电动机构，9—释放电动机构，10—接线盒，11—定位销，12—定位安装座，13—锁紧安装座，14—锁紧销，15—第一丝杆，16—释放电动机构电缆，17—拔缆安装板，18—丝杆螺母定位板，19—丝杆螺母，20—电机安装板，21—第二丝杆，22—拔缆电动机构安装板，23—拔缆电动机构电缆,24—通讯光纤存储器安装板，25—弹簧，26—弹簧调整螺杆，27—隔离柱，28-通讯光纤,29—发电机，30—水面供电单元，31—脐带缆绞车，32—水面电缆，33—水面控制单元，34—水下机器人本体,35—水下机器人电力舱，36—水下机器人电子舱。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明的技术方案作更进一步的详细说明。
该说明书附图仅为本发明的简化示意图，仅以示意的方式说明本发明的基本结构。
如图1至图3所示，该一种用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置，该装置的脱缆电动机构设计了两套电动机构，即拔缆电动机构8和释放电动机构9，拔缆电动机构8和释放电动机构9为水密耐压舱体，耐压舱体内安装电机，电机的旋转运动通过耐压舱体外的丝杆运动执行机构转换为直线运动，拔缆电动机构8和释放电动机构9是固定连接在水下机器人本体上的，一套电动机构为拔缆电动机构8，执行推动拔缆安装板17拔出电源电缆2上的水密插头将电源电缆2从接线盒10上分离，一套电动机构为释放电动机构9，释放电动机构9执行拔出锁紧销14，将脐带缆6及接线盒10从水下机器人本体上释放。
如图1至图3所示，一种用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置，该装置包括有浮体1、电源电缆2、通讯光纤存储器3、浮体固定板4、固定安装板5、脐带缆6、电缆网套7及拔缆电动机构8和释放电动机构9，拔缆电动机构8的一端连接拔缆电动机构电缆23，拔缆电动机构电缆23连接水下机器人电子舱36；释放电动机构9的一端连接释放电动机构电缆16，释放电动机构电缆16连接水下机器人电子舱36；电源电缆2的一端通过水密插头连接接线盒10，电源电缆2的另一端通过水密插头连接水下机器人电力舱35；通讯光纤存储器3中的通讯光纤28抽出端与接线盒10连接；通讯光纤28固定端连接水下机器人电子舱36；脐带缆6上设有电缆网套7，电缆网套7与浮体固定板4固定连接。
作为本发明上述一种将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置的改进，所述浮体固定板4上方设有接线盒10，接线盒10通过螺钉安装在浮体固定板4上，接线盒10的输入端通过压紧螺套安装脐带缆6，接线盒10的输出端连接电源电缆2及通讯光纤28。
进一步的，浮体固定板4上方设有接线盒10，接线盒10通过螺钉安装在浮体固定板4上，接线盒10的输入端通过压紧螺套安装脐带缆6，接线盒10的输出端连接电源电缆2及通讯光纤28。
进一步的，在浮体固定板4底部还设有两个定位销11；两个定位销11通过螺纹固定到浮体安装板4底部，在固定安装板5上设有定位安装座12及锁紧安装座13，定位安装座12及锁紧安装座13通过螺钉安装在固定安装板5上，浮体固定板4通过两个定位销11套入到定位安装座12孔内及锁紧安装座13的孔内。
进一步的，在定位安装座12及锁紧安装座13内均设有弹簧调整螺杆26，弹簧调整螺杆26外轴上安装弹簧25。
进一步的，释放电动机构9是通过销轴与锁紧安装座13连接为一体，释放电动机构9上安装第一丝杆15，第一丝杆15安装在释放电动机构9轴上并通过紧定螺钉限位，第一丝杆15上安装锁紧销14，锁紧销14内孔是与第一丝杆15配套的丝杆螺母，锁紧销14外轴与定位销11内孔安装配合后限位。
进一步的，固定安装板5上安装四个隔离柱27，上面的两个隔离柱27通过螺钉安装拔缆电动机构安装板22，下面的两个隔离柱27安装通讯光纤存储器安装板24，通讯光纤存储器安装板24上安装通讯光纤存储器3，通讯光纤存储器3的抽出端通讯光纤28通过水密通讯光纤插头安装到接线盒10的水密光纤插座上。
进一步的，在拔缆电动机构安装板22上通过丝杆螺母19安装固定拔缆安装板17、丝杆螺母定位板18和电机安装板20，电机安装板20上通过四根销轴固定拔缆电动机构8，拔缆电动机构8上安装第二丝杆21，第二丝杆21固定在拔缆电动机构8轴上并通过紧固螺钉限位；拔缆安装板17用螺栓固定在丝杆螺母19上，丝杆螺母19穿过丝杆螺母定位板18固定连接在第二丝杆21上。
本发明的具体实施过程是：
如图6、图8和图9所示，该一种用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置，该装置中的脐带缆6是用于连接水面设备与水下机器人的纽带，脐带缆6起始端为放置在水面设备上的脐带缆绞车31，水面控制单元33的控制信号通过通讯光纤28接入到脐带缆绞车31，电源由发电机29输入到水面供电单元33，在水面供电单元33进行升压后接入到脐带缆绞车31，最终电源和通讯光纤28在脐带缆绞车31的固定接线箱内接线后一起并入到脐带缆6内，脐带缆6的末端是接线盒10的输入端，脐带缆6内的电源和通讯光纤28在接线盒10内又分开为独立的电源输出和通讯光纤28的信号。
如图2和图9所示，当水下机器人的脐带缆6被缠绕后，首先水面操作人员将脐带缆6的高压供电断开，切换到水下机器人采用自带电源供电方式，此时电源就依靠水下机器人本体34内的内置电池供给；然后水面操作人员通过通讯光纤28的连接控制拔缆电动机构8的电机逆时针旋转，第二丝杆21的旋转运动推动拔缆安装板17远离拔缆电动机构8运动，与此同时，电源电缆2上的水密插头被拔缆安装板17从接线盒10的电源水密插座中拔出，完成脐带缆6电源供给的物理中断，即拔缆电动机构8就完成了将电源电缆2从接线盒10中拔出，最后电源电缆2从接线盒10上分离；
然后水面操作人员再通过控制释放电动机构9的电机顺时针旋转，第一丝杆15的旋转运动使锁紧销14从定位销11的孔内慢慢拔出，当锁紧销14从定位销11的孔内完全拔出后，浮体1上的定位销11在弹簧25的预紧力作用下并完全从定位安装座12及锁紧安装座13的孔内弹出，浮体固定板4在自身的正浮力下快速漂离水下机器人本体34，即释放电动机构9就完成了将脐带缆6及接线盒10从水下机器人本体34上释放，最后脐带缆6及接线盒10从水下机器人本体34上完全释放；
脐带缆6及接线盒10从水下机器人本体34上完全释放后，水面也依然不能对水下机器人本体34进行供电，此时脐带缆6内仍然还有一根通讯光纤28通过接线盒10、通讯光纤存储器3与水下机器人本体34连接；在该种情况下水面依然可以控制水下机器人本体34返回水面并通讯，此时电源也依靠水下机器人本体34内的内置电池供给，这时水面操作人员通过通讯光纤28远程控制水下机器人本体34返航，返航过程中，通讯光纤存储器3将自动释放通讯光纤28完成将水下机器人本体34返航，在该返航的过程中，通讯光纤存储器3内的通讯光纤28长度大于脐带缆6的长度，水下机器人本体34一边往回走，一边放通讯光纤28，直至到达水下机器人本体34入水处，即完成水下机器人本体34返回至水面的工作。
在上述的实施过程中，释放脐带缆6将一并将接线盒10也释放，接线盒10输出端连接电源电缆2及通讯光纤28，接线盒10的输入端通过压紧螺套安装脐带缆6,在释放脐带缆6前，水面断电后将连接在接线盒10上的电源电缆2拔出，然后再释放脐带缆6,此时水下机器人本体上设计一个通讯光纤存储器3，脐带缆6释放后脐带缆6内的通讯光纤28通过接线盒10、通讯光纤存储器3和水下机器人连接，水面操作人员能够远程控制水下机器人返航，这时水面操作人员通过通讯光纤28远程控制水下机器人本体34返航，返航过程中，通讯光纤存储器3将自动释放通讯光纤28完成将水下机器人本体34返航。
水下机器人正常工作时由水面控制单元33通过水面电缆32先连接脐带缆绞车31后再通过脐带缆绞车31上连接的脐带缆6完成对水下机器人本体34的功能控制，从而完成水下工作任务，即ROV工作模式。
当水下机器人上的脐带缆6发生缠绕的情况下，水下机器人无法返航，此时，通过该装置的拔缆电动机构8以及释放电动机构9两者之间相互配合最终将脐带缆6和水下机器人本体34完全分离解脱，此时水下机器人本体34已不受脐带缆6的限制，水下机器人本体34由自身内置电池供电，并通过内置的通讯光纤存储器3释放通讯光纤28，水面通过通讯光纤28远程控制下机器人本体34返航，即自主供电的ROV工作模式。
当脐带缆6以及通讯光纤28均损坏发生电缆供电和通讯中断的情况下，通过水下机器人本体34自身内置电池供电，在水下机器人预先设定工作任务和工作路线的情况下，水下机器人根据深度、航向、距离、定位等实时数据，按照预先编入的程序自主控制运动，即由水下机器人自主判断后由ROV工作模式转为AUV工作模式，自主判断控制返航。
本发明在具体的实施方式中具有如下优点：该装置解决了水下机器人由于在引水涵洞中，工作环境较为狭小、远距离作业时由于作业环境存在较多异物而出现脐带缆严重缠绕的情况，从而导致脐带缆无法自行解脱，致使ROV工作模式的水下机器人受脐带缆的限制将无法返航的这一难题，实现了水下机器人即使是在复杂水域或管道内进行工作时也能够清楚的知道水下机器人的确切位置和深度，能准确的对水下机器人进行水下工作任务的控制以及最终实现保障水下机器人的安全返航，设计新颖、工作可靠。
最后，需要说明的是，上述实施例只是为了帮助解释和说明本发明，而不是对本发明的保护范围进行限制。
Claims (7)
1.一种用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置，其特征在于：包括有浮体(1)、电源电缆(2)、通讯光纤存储器(3)、浮体固定板(4)、固定安装板(5)、脐带缆(6)、电缆网套(7)及拔缆电动机构(8)和释放电动机构(9)，拔缆电动机构(8)的一端连接拔缆电动机构电缆(23)，拔缆电动机构电缆(23)连接水下机器人电子舱(36)；释放电动机构(9)的一端连接释放电动机构电缆(16)，释放电动机构电缆(16)连接水下机器人电子舱(36)；电源电缆(2)的一端通过水密插头连接接线盒(10)，电源电缆(2)的另一端通过水密插头连接水下机器人电力舱(35)；通讯光纤存储器(3)中的通讯光纤(28)抽出端与接线盒(10)连接；通讯光纤(28)固定端连接水下机器人电子舱(36)；脐带缆(6)上设有电缆网套(7)，电缆网套(7)与浮体固定板(4)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置，其特征在于：所述浮体固定板(4)上方设有接线盒(10)，接线盒(10)通过螺钉安装在浮体固定板(4)上，接线盒(10)的输入端通过压紧螺套安装脐带缆(6)，接线盒(10)的输出端连接电源电缆(2)及通讯光纤(28)。
3.根据权利要求1所述的一种用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置，其特征在于：在浮体固定板(4)底部还设有两个定位销(11)；两个定位销(11)通过螺纹固定到浮体固定板(4)底部，在固定安装板(5)上设有定位安装座(12)及锁紧安装座(13)，定位安装座(12)及锁紧安装座(13)通过螺钉安装在固定安装板(5)上，浮体固定板(4)通过两个定位销(11)套入到定位安装座(12)孔内及锁紧安装座(13)的孔内。
4.根据权利要求3所述的一种用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置，其特征在于：在定位安装座(12)及锁紧安装座(13)内均设有弹簧调整螺杆(26)，弹簧调整螺杆(26)外轴上安装弹簧(25)。
5.根据权利要求1所述的用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置，其特征在于：所述释放电动机构(9)是通过销轴与锁紧安装座(13)连接为一体，释放电动机构(9)上安装第一丝杆(15)，第一丝杆(15)安装在释放电动机构(9)轴上并通过紧定螺钉限位，第一丝杆(15)上安装锁紧销(14)，锁紧销(14)是内孔与第一丝杆(15)配套的丝杆螺母，锁紧销(14)外轴与定位销(11)内孔安装配合后限位。
6.根据权利要求5所述的一种用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置，其特征在于：所述固定安装板(5)上安装四个隔离柱(27)，上面的两个隔离柱(27)通过螺钉安装拔缆电动机构安装板(22)，下面的两个隔离柱(27)安装通讯光纤存储器安装板(24)，通讯光纤存储器安装板(24)上安装通讯光纤存储器(3)，通讯光纤存储器(3)的抽出端通讯光纤(28)通过水密通讯光纤插头安装到接线盒(10)的水密光纤插座上。
7.根据权利要求6所述的一种用于将连接在水下机器人上的脐带缆解脱的装置，其特征在于：在拔缆电动机构安装板(22)上通过丝杆螺母(19)安装固定拔缆安装板(17)、丝杆螺母定位板(18)和电机安装板(20)，电机安装板(20)上通过四根销轴固定拔缆电动机构(8)，拔缆电动机构(8)上安装第二丝杆(21)，第二丝杆(21)固定在拔缆电动机构(8)轴上并通过紧固螺钉限位；拔缆安装板(17)用螺栓固定在丝杆螺母(19)上，丝杆螺母(19)穿过丝杆螺母定位板(18)固定连接在第二丝杆(21)上。
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