CN106476994B - 水下机器人收放系统及其使用方法 - Google Patents

水下机器人收放系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水下机器人收放系统及其使用方法，A型架能够通过摆动油缸实现A型架绕底座端部的铰点俯仰运动；所述的导向架收放机构包括导向架、以及安装于导向架上的钢丝绳导向滑轮和电缆导向滑轮；所述的导向架顶部同A型架上部的连接铰点转动连接，A型架顶部两端分别设置有一个调整油缸，所述的调整油缸另一端分别同导向架中部转动连接，调整油缸伸缩实现导向架绕A型架上部的连接铰点转动，使导向架的出缆孔始终处于水平位置。本发明所述的水下机器人收放系统及其使用方法，导向架调整油缸作为附加连杆可调整导向架角度，使脐带缆出缆孔始终处于水平位置，以保证脐带缆缆能够准确沿出缆孔下放。

Description

水下机器人收放系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及船舶领域，一种水下机器人的收放系统。
背景技术
目前，水下机器人是当前探索、研究、开发海洋资源的主要工具之一，其收放系统是保证水下机器人安全、可靠工作的重要设备。
随着海洋石油开采向深海进军，水下机器人收放系统要求适应各种恶劣海况，对操作的稳定性、可靠性要求越来越高。水下机器人收放系统国内研发起步较晚，传统的收放系统功能单一，收放载荷小。
全球水下机器人的型号300余种，超过400家厂商提供各种水下机器人整机、零部件及服务，随着功能和可靠性的迅速提高，水下机器人越来越广泛地应用于海洋资源开发、水下工程、海底调查、打捞作业等领域。
目前我国水下机器人产业发展相对落后，水下机器人收放系统的技术目前主要被欧美垄断，且水下机器人收放系统的供货基本由水下机器人制造厂家提供整套系统，单独收放系统设计研发供给很少。
水下机器人的收放系统能够将水下机器人放置入水和从水下收起，传统的收放系统功能单一，主要不足有：
(1)A型架形式单一，功能不足，不能进行俯仰动作。
(2)导向机构不能随机器人的入水做相应改变。
(3)无锁定结构及缓冲装置，水下机器人收放均不安全。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种水下机器人收放系统及其使用方法，用于解决现有的水下机器人的收放系统，具有不能进行俯仰动作，收放危险的缺点。本发明采用的技术手段如下：
一种水下机器人收放系统，包括：底座缠绕机构和A型架收放机构；所述底座缠绕机构的底座设置于工程船上；所述的A型架收放机构包括：A型架、油缸机构和导向架收放机构；所述的油缸机构包括：摆动油缸和调整油缸；所述A型架的底部同底座缠绕机构上底座端部的铰点转动连接，A型架上部两侧的架体上分别设置有一个摆动油缸，两个所述的摆动油缸另一端分别同底座转动连接，使A型架能够通过摆动油缸实现A型架绕底座端部的铰点俯仰运动；所述的导向架收放机构包括导向架、以及安装于导向架上的钢丝绳导向滑轮和电缆导向滑轮；所述的导向架顶部同A型架上部的连接铰点转动连接，A型架顶部两端分别设置有一个调整油缸，所述的调整油缸另一端分别同导向架中部转动连接，调整油缸伸缩实现导向架绕A型架上部的连接铰点转动，使导向架的出缆孔始终处于水平位置。
作为优选所述的导向架收放机构还包括锁定装置、液压马达、回转轴承和转盘；所述的转盘设置于导向架下部，锁定装置设置于转盘上部的连接盘上，回转轴承与连接盘连接，液压马达用于驱动回转轴承相对A型架水平连续旋转，锁定装置上设置有用于控制其开合的锁定油缸。
作为优选所述导向架下部的主结构同转盘的连接盘连接固定；所述的转盘包括转盘导向、弹簧缓冲器、上层转盘、下层转盘、橡胶缓冲和连接盘；所述的上层转盘和下层转盘通过转盘导向和弹簧缓冲器连接，所述的下层转盘底部设置有橡胶缓冲器，所述的橡胶缓冲器具有多个橡胶缓冲。
作为优选所述的导向架中部设置有电缆导向滑轮摆动油缸，电缆导向滑轮摆动油缸的前端安装于电缆导向滑轮上。
作为优选所述的底座缠绕机构包括底座，以及设置于底座上的钢丝绳绞车和电缆绞车；所述的钢丝绳绞车和电缆绞车设置于底座上远离A型架铰点连接一侧，所述的钢丝绳绞车安装于电缆绞车的顶部；用于起吊水下机器人的钢丝绳绞车，通过钢丝绳与导向滑轮同水下机器人相连，所述电缆绞车将脐带缆通过电缆导向滑轮连接到转盘底部的水下机器人上。
作为优选所述的锁定装置包括锁紧油缸、连接杆、指示杆和锁紧爪；所述的连接杆固定于连接盘上，所述的连接杆两端分别安装有一个锁紧爪，两个所述的锁紧爪末端之间设置有锁紧油缸，两个所述的锁紧爪前端分别设置有一个指示杆。
一种上述的水下机器人收放系统的收放方法，水下机器人收起出水包括以下步骤：
S1、电缆绞车收起绕过电缆导向滑轮的脐带缆，收起过程中，电缆导向滑轮摆动油缸驱动电缆导向滑轮摆动，主动控制电缆导向滑轮摆动角度，保证脐带缆在电缆绞车的出缆位置和电缆导向滑轮的角度，使电缆导向滑轮和脐带缆间实现零夹角，从而保护电缆及滑轮。
同时，钢丝绳绞车旋转收起钢丝绳以提升水下机器人本体靠紧下层转盘下部的橡胶缓冲。
同时，下层转盘与上层转盘之间的转盘导向收缩，弹簧缓冲器被压缩，起到缓冲作用。
同时，锁紧油缸拉伸驱动锁紧装置闭合，将水下机器人锁定。
同时，液压马达驱动回转轴承带动转盘旋转。
S2、导向架在导向架调整油缸的驱动下绕A型架的上部铰点转动，以保证与水下机器人相连的转盘的水平状态。
S3、摆动油缸驱动A型架绕与底座的铰点旋转，从而将整个系统收起。
水下机器人放出入水，反向操作上述步骤。
与现有技术相比较，本发明所述的水下机器人收放系统及其使用方法，具有以下优点：
1、本发明所述的水下机器人收放系统及其使用方法，A型架能够通过摆动油缸实现A型架绕底座端部的铰点俯仰运动，调整油缸伸缩实现导向架绕A型架上部的连接铰点转动，使导向架的出缆孔始终处于水平位置。实现了A型架与导向架同步运动，即A型架变幅时，导向架调整油缸作为附加连杆可调整导向架角度，使脐带缆出缆孔始终处于水平位置，以保证脐带缆缆能够准确沿出缆孔下放。
2、本发明所述的水下机器人收放系统及其使用方法，导向架中部设置有电缆导向滑轮摆动油缸，电缆导向滑轮摆动油缸的前端安装于电缆导向滑轮上。脐带缆的收放中，由于电缆绞车与电缆导向滑轮的位置较近，为保证电缆正确缠绕导向，在导向架与电缆导向滑轮之间安装电缆导向滑轮摆动油缸，通过检测电缆偏角，主动控制导向滑轮摆动角度，使之与电缆间实现零夹角，从而保护电缆及滑轮。
3、本发明所述的水下机器人收放系统及其使用方法，转盘设置于导向架下部，锁定装置设置于转盘上部，锁定装置上设置有用于控制其开合的锁定油缸。锁定装置的设计，提高了收放系统舷外抗摇摆控制能力，导向架转盘上设置水下机器人锁定装置，通过液压缸推动连杆装置实现该功能，并通过直观的指示装置显示锁定/松开状态，能够有效的固定保护水下机器人。
4、本发明所述的水下机器人收放系统及其使用方法，上层转盘和下层转盘通过转盘导向和弹簧缓冲器连接，所述的下层转盘底部设置有多个橡胶缓冲。在转盘下表面安装有橡胶缓冲器，在收起时能够让水下机器人更加紧密的贴合在转盘上。双层缓冲装置的设置，防止了水下机器人收起时与钢结构发生硬性碰撞，双层缓冲装置，有效保护水下机器人使之与转盘紧密贴合。
本发明所述的水下机器人收放系统及其使用方法，可安装在工程船甲板上，与传统的收放系统相比其结构紧凑，稳定性高，安全可靠且收放效果显著，能够实现海上恶劣情况的操作；本发明可用于船舶技术领域或其他系统平台进行收放使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明水下机器人收放系统收起状态的示意图。
图2是本发明水下机器人收放系统放下状态的示意图。
图3是本发明导向架的示意图。
图4是本发明转盘的示意图。
图5是本发明锁定装置的示意图。
其中：1、底座，2、A型架，3、导向架，4、调整油缸，5、钢丝绳导向滑轮，6、电缆导向滑轮摆动油缸，7、电缆导向滑轮，8、转盘，9、锁紧装置，10、摆动油缸，11、脐带缆，12、钢丝绳，13、钢丝绳绞车，14、电缆绞车，15、船体，16、液压马达，17、锁紧油缸，18、回转轴承，19、转盘导向，20、弹簧缓冲器，21、上层转盘，22、下层转盘，23、橡胶缓冲，24、连接杆，25、连接盘，26、指示杆，27、锁紧爪。
具体实施方式
如图1到图5所示，一种水下机器人收放系统，包括：底座缠绕机构和A型架收放机构；所述底座缠绕机构的底座1设置于工程船15上。底座1通过螺栓与工程船15相连。
所述的A型架收放机构包括：A型架2、油缸机构和导向架收放机构；所述的油缸机构包括：摆动油缸10和调整油缸4；所述A型架2的底部同底座缠绕机构上底座1端部的铰点转动连接，A型架2上部两侧的架体上分别设置有一个摆动油缸10，两个所述的摆动油缸10另一端分别同底座1转动连接，使A型架2能够通过摆动油缸10实现A型架2绕底座1端部的铰点俯仰运动，从而实现不同的作业幅度。
所述的导向架收放机构包括导向架3、以及安装于导向架3上的钢丝绳导向滑轮5和电缆导向滑轮7；所述的导向架3顶部同A型架2上部的连接铰点转动连接，A型架2顶部两端分别设置有一个调整油缸4，所述的调整油缸4另一端分别同导向架3中部转动连接，调整油缸4伸缩实现导向架3绕A型架2上部的连接铰点转动，使导向架3的出缆孔始终处于水平位置。
所述的导向架收放机构还包括锁定装置9、液压马达16、回转轴承18和转盘8；所述的转盘8设置于导向架3下部，锁定装置9设置于转盘8上部的连接盘25上，回转轴承18与连接盘25连接，液压马达16用于驱动回转轴承18相对A型架2水平连续旋转，驱动旋转用以满足不同角度位置要求。
锁定装置9设置于转盘8上部，锁定装置9上设置有用于控制其开合的锁定油缸17。所述的锁定装置9包括锁紧油缸17、连接杆24、指示杆26和锁紧爪27；所述的连接杆24固定于连接盘25上，所述的连接杆24与连接盘25通过螺栓连接，为了在锁紧油缸17伸缩时，锁紧爪27能够绕连接杆24两侧的铰点旋转。
所述的连接杆24两端分别安装有一个锁紧爪27，两个所述的锁紧爪27末端之间设置有锁紧油缸17，两个所述的锁紧爪27前端分别设置有一个指示杆26。
当锁紧油缸17收缩，两侧锁紧爪27绕连接杆24铰点转动并张开，与此同时带动指示杆26外伸指示锁紧装置9打开，此时水下机器人系统入水；反之，当水下机器人出水提起后，锁紧油缸17拉伸，锁紧爪27绕与连接杆24铰点转动，与此同时，指示杆26内缩指示锁紧装置闭合，此时水下机器人装置落在锁紧爪27上，锁紧动作完成。控制锁定装置9的开合，并带动指示杆26水平移动指示开合，有效提高收放系统舷外抗摇摆控制能力。
所述导向架3下部的主结构同转盘8的连接盘25连接固定；所述的转盘8包括转盘导向19、弹簧缓冲器20、上层转盘21、下层转盘22、橡胶缓冲23和连接盘25；所述的上层转盘21和下层转盘22通过转盘导向19和弹簧缓冲器20连接，所述的下层转盘22底部设置有橡胶缓冲器，所述的橡胶缓冲器具有多个橡胶缓冲23。
下层转盘22下部安装有多个橡胶缓冲23以与水下机器人本体接触的弹性压力形式控制水下机器人本体。
所述的导向架3中部设置有电缆导向滑轮摆动油缸6，电缆导向滑轮摆动油缸6的前端安装于电缆导向滑轮7上。电缆导向滑轮摆动油缸6用于根据脐带缆11在电缆绞车14的出缆位置调整电缆导向滑轮7的角度。
所述的底座缠绕机构包括底座1，以及设置于底座1上的钢丝绳绞车13和电缆绞车14；所述的钢丝绳绞车13和电缆绞车14设置于底座1上远离A型架2铰点连接一侧，所述的钢丝绳绞车13安装于电缆绞车14的顶部；用于起吊水下机器人的钢丝绳绞车13，通过钢丝绳12与导向滑轮5同水下机器人相连，所述电缆绞车14将脐带缆11通过电缆导向滑轮7连接到转盘8底部的水下机器人上。
一种上述的水下机器人收放系统的收放方法，水下机器人收起出水包括以下步骤：
S1、电缆绞车14收起绕过电缆导向滑轮7的脐带缆11，收起过程中，电缆导向滑轮摆动油缸6驱动电缆导向滑轮7摆动，主动控制电缆导向滑轮7摆动角度，保证脐带缆11在电缆绞车14的出缆位置和电缆导向滑轮7的角度，使电缆导向滑轮7和脐带缆11间实现零夹角，从而保护电缆及滑轮。
同时，钢丝绳绞车13旋转收起钢丝绳12以提升水下机器人本体靠紧下层转盘22下部的橡胶缓冲23；
同时，下层转盘22与上层转盘21之间的转盘导向19收缩，弹簧缓冲器20被压缩，起到缓冲作用；
同时，锁紧油缸17拉伸驱动锁紧装置9闭合，将水下机器人锁定；
同时，液压马达16驱动回转轴承18带动转盘8旋转；
S2、导向架3在导向架调整油缸4的驱动下绕A型架2的上部铰点转动，以保证与水下机器人相连的转盘8的水平状态；
S3、摆动油缸10驱动A型架2绕与底座1的铰点旋转，从而将整个系统收起；
水下机器人放出入水，反向操作上述步骤。
本发明所述的水下机器人收放系统及其使用方法，结构紧凑、稳定性高适合海上恶劣情况下的海况操作，与目前国内外产品形式区别较大，相对于国外先进形式作了较大简化。该系统实现了A型架与导向架同步控制技术，脐带缆收放技术，设定了双重缓冲装置，在转盘下表面安装有弹簧缓冲器和橡胶缓冲器，设置了锁紧装置能够有效的固定保护水下机器人。很好的解决了现有收放系统结构单一，功能性弱的难题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水下机器人收放系统，包括：底座缠绕机构和A型架收放机构；所述底座缠绕机构的底座(1)设置于工程船(15)上；
其特征在于：所述的A型架收放机构包括：A型架(2)、油缸机构和导向架收放机构；
所述的油缸机构包括：摆动油缸(10)和调整油缸(4)；
所述A型架(2)的底部同底座缠绕机构上底座(1)端部的铰点转动连接，A型架(2)上部两侧的架体上分别设置有一个摆动油缸(10)，两个所述的摆动油缸(10)另一端分别同底座(1)转动连接，使A型架(2)能够通过摆动油缸(10)实现A型架(2)绕底座(1)端部的铰点俯仰运动；
所述的导向架收放机构包括导向架(3)、以及安装于导向架(3)上的钢丝绳导向滑轮(5)和电缆导向滑轮(7)；
所述的导向架(3)顶部同A型架(2)上部的连接铰点转动连接，A型架(2)顶部两端分别设置有一个调整油缸(4)，所述的调整油缸(4)另一端分别同导向架(3)中部转动连接，调整油缸(4)伸缩实现导向架(3)绕A型架(2)上部的连接铰点转动，使导向架(3)的出缆孔始终处于水平位置；
所述的导向架收放机构还包括锁定装置(9)、液压马达(16)、回转轴承(18)和转盘(8)；
所述的转盘(8)设置于导向架(3)下部，锁定装置(9)设置于转盘(8)上部的连接盘(25)上，回转轴承(18)与连接盘(25)连接，液压马达(16)用于驱动回转轴承(18)相对A型架(2)水平连续旋转，锁定装置(9)设置于转盘(8)上部，锁定装置(9)上设置有用于控制其开合的锁定油缸(17)；
所述的锁定装置(9)包括锁紧油缸(17)、连接杆(24)、指示杆(26)和锁紧爪(27)；
所述的连接杆(24)固定于连接盘(25)上，所述的连接杆(24)两端分别安装有一个锁紧爪(27)，两个所述的锁紧爪(27)末端之间设置有锁紧油缸(17)，两个所述的锁紧爪(27)前端分别设置有一个指示杆(26)。
2.根据权利要求1所述的水下机器人收放系统，其特征在于：
所述导向架(3)下部的主结构同转盘(8)的连接盘(25)连接固定；
所述的转盘(8)包括转盘导向(19)、弹簧缓冲器(20)、上层转盘(21)、下层转盘(22)、橡胶缓冲(23)和连接盘(25)；
所述的上层转盘(21)和下层转盘(22)通过转盘导向(19)和弹簧缓冲器(20)连接，所述的下层转盘(22)底部设置有橡胶缓冲器，所述的橡胶缓冲器具有多个橡胶缓冲(23)。
3.根据权利要求1或2所述的水下机器人收放系统，其特征在于：
所述的导向架(3)中部设置有电缆导向滑轮摆动油缸(6)，电缆导向滑轮摆动油缸(6)的前端安装于电缆导向滑轮(7)上。
4.根据权利要求1或2所述的水下机器人收放系统，其特征在于：
所述的底座缠绕机构包括底座(1)，以及设置于底座(1)上的钢丝绳绞车(13)和电缆绞车(14)；所述的钢丝绳绞车(13)和电缆绞车(14)设置于底座(1)上远离A型架(2)铰点连接一侧，所述的钢丝绳绞车(13)安装于电缆绞车(14)的顶部；
用于起吊水下机器人的钢丝绳绞车(13)，通过钢丝绳(12)与导向滑轮(5)同水下机器人相连，所述电缆绞车(14)将脐带缆(11)通过电缆导向滑轮(7)连接到转盘(8)底部的水下机器人上。
5.一种上述权利要求1-4任意一项所述的水下机器人收放系统的收放方法，其特征在于：
水下机器人收起出水包括以下步骤：
S1、电缆绞车(14)收起绕过电缆导向滑轮(7)的脐带缆(11)，收起过程中，电缆导向滑轮摆动油缸(6)驱动电缆导向滑轮(7)摆动，主动控制电缆导向滑轮(7)摆动角度，保证脐带缆(11)在电缆绞车(14)的出缆位置和电缆导向滑轮(7)的角度，使电缆导向滑轮(7)和脐带缆(11)间实现零夹角；
同时，钢丝绳绞车(13)旋转收起钢丝绳(12)以提升水下机器人本体靠紧下层转盘(22)下部的橡胶缓冲(23)；
同时，下层转盘(22)与上层转盘(21)之间的转盘导向(19)收缩，弹簧缓冲器(20)被压缩，起到缓冲作用；
同时，锁紧油缸(17)拉伸驱动锁紧装置(9)闭合，将水下机器人锁定；
同时，液压马达(16)驱动回转轴承(18)带动转盘(8)旋转；
S2、导向架(3)在导向架调整油缸(4)的驱动下绕A型架(2)的上部铰点转动，以保证与水下机器人相连的转盘(8)的水平状态；
S3、摆动油缸(10)驱动A型架(2)绕与底座(1)的铰点旋转，从而将整个系统收起；
水下机器人放出入水，反向操作上述步骤。
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