CN107364560A - 一种水下机器人对接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于水下机械手的水下机器人自动对接装置，包括补给站对接部分，水下机械手和水下机器人对接部分；对接插座安装于补给站上，为水下机器人补充能量和交换数据；固定手柄安装于补给站一侧，为机械手提供着力点和位置参考；连杆Ⅰ和连杆Ⅱ通过关节Ⅱ铰连接，连杆Ⅱ和连杆Ⅲ通过关节Ⅲ铰连接，连杆Ⅲ和机械手通过关节Ⅳ铰连接；机械手座用来安装机械手臂，通过关节Ⅰ与连杆Ⅰ铰连接；对接插头安装于水下机器人顶部，用来与对接插座对接，进行能量补给和数据交换。
Description
技术领域
本发明涉及一种水下机器人对接装置，特别是涉及一种基于水下机械手的水下机器人自动对接装置。
背景技术
水下机器人对接技术是海洋航行器探测的前沿和关键性技术。伴随着海洋探测技术的发展，水下机器人对操作时间，工作内容和续航时间提出了更高的要求；但是，水下机器人由于自身携带电池容量的限制，无法满足日益提高的应用需求。水下固定或浮动补给站可以定期或不定期为水下机器人补充能量和交换数据，允许水下机器人长时间执行工作任务。而水下对接系统是水下补给站重要组成部分，各种不同结构和形状的水下对接系统对延长水下机器人工作时间,提高运行效率和降低航行风险具有重要意义。现存的对接系统多由锥形笼和对接通道组成，它使用锥形笼和对接通道引导水下机器人完成对接过程；该系统结构庞大，对接精度较差。基于水下机械手的自动对接系统可以减少航行器和对接站之间的碰撞，相对于传统的对接方案更加的灵活和准确。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，克服锥形笼的对接系统结构庞大，对接精度差的问题，本发明提供一种基于水下机械手的水下机器人自动对接装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于水下机械手的水下机器人自动对接装置，包括补给站对接部分，水下机械手和水下机器人对接部分；
所述补给站对接部分包括补给站、对接插座和固定手柄。对接插座安装于补给站上，为水下机器人补充能量和交换数据；固定手柄安装于补给站一侧，为机械手提供着力点和位置参考；
所述水下机械手包括关节Ⅰ、连杆Ⅰ、关节Ⅱ、连杆Ⅱ、关节Ⅲ、连杆Ⅲ、关节Ⅳ和机械手。连杆Ⅰ和连杆Ⅱ通过关节Ⅱ铰连接，连杆Ⅱ和连杆Ⅲ通过关节Ⅲ铰连接，连杆Ⅲ和机械手通过关节Ⅳ铰连接；水下机械手采用四连杆结构，具有较高的灵活性和较强的操作能力；
所述水下机器人对接部分包括水下机器人、机械手座和对接插头。机械手座用来安装机械手臂，通过关节Ⅰ与连杆Ⅰ铰连接；对接插头安装于水下机器人顶部，用来与对接插座对接，进行能量补给和数据交换；
一种如上述基于水下机械手的水下机器人自动对接装置的对接方法按以下步骤进行：
第一步：水下机器人识别固定手柄位置，移动水下机器人本体，使固定手柄在机械手工作空间范围内；
第二步：分析水下机器人和固定手柄相对位置，规划机械手运动轨迹，制定关节Ⅰ、关节Ⅱ、关节Ⅲ、关节Ⅳ转动方案，驱动机械手到固定手柄位置，锁紧机械手；
第三步：根据对接插头和对接插座相对位置，再次制定关节Ⅰ、关节Ⅱ、关节Ⅲ、关节Ⅳ转动方案，驱动水下机器人缓慢靠近补给站，对接插头缓慢插入对接插座；
第四步：进行能量补给和数据交换。
一种基于水下机械手的水下机器人自动对接装置利用四连杆机械手臂完成水下对接过程，操作灵活、可靠，减少航行器和对接站之间的碰撞，提高工作效率和稳定性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明的对接过程流程图。
图3是本发明的对接过程流程框图。
图中1.补给站，2.对接插座，3.对接插头，4.水下机器人，5.机械手座，6.关节Ⅰ，7.连杆Ⅰ，8.关节Ⅲ，9.连杆Ⅲ，10.连杆Ⅱ，11.关节Ⅳ，12.机械手，13.关节Ⅱ，14.固定手柄。
具体实施方式
参阅图1-图3，本实施例一种基于水下机械手的水下机器人自动对接装置，包括补给站对接部分，水下机械手和水下机器人对接部分；
所述补给站对接部分包括补给站(1)、对接插座(2)和固定手柄(14)。对接插座(2)安装于补给站(1)上，为水下机器人补充能量和交换数据；固定手柄(14)安装于补给站(1)一侧，为机械手(12)提供着力点和位置参考；
所述水下机械手包括关节Ⅰ(6)、连杆Ⅰ(7)、关节Ⅱ(13)、连杆Ⅱ(10)、关节Ⅲ(8)、连杆Ⅲ(9)、关节Ⅳ(11)和机械手(12)。连杆Ⅰ(7)和连杆Ⅱ(10)通过关节Ⅱ(13)铰连接，连杆Ⅱ(10)和连杆Ⅲ(9)通过关节Ⅲ(8)铰连接，连杆Ⅲ(9)和机械手(12)通过关节Ⅳ(11)铰连接；
所述水下机器人对接部分包括水下机器人(4)、机械手座(5)和对接插头(3)。机械手座(5)用来安装水下机械手，通过关节Ⅰ(6)与连杆Ⅰ(7)铰连接；对接插头(3)安装于水下机器人(4)顶部，用来与对接插座(2)对接，进行能量补给和数据交换。
一种如上述基于水下机械手的水下机器人自动对接装置的对接方法按以下步骤进行：
参阅图2(a)，第一步：水下机器人(4)识别固定手柄(14)位置，移动水下机器人(4)本体，使固定手柄(14)在机械手(12)工作空间范围内；
参阅图2(b)，第二步：分析水下机器人(4)和固定手柄(14)相对位置，规划机械手(12)运动轨迹，制定关节Ⅰ(6)、关节Ⅱ(13)、关节Ⅲ(8)、关节Ⅳ(11)转动方案，驱动机械手(12)到固定手柄(14)位置，锁紧机械手(12)；
参阅图2(c)，第三步：根据对接插头(3)和对接插座(2)相对位置，再次制定关节Ⅰ(6)、关节Ⅱ(13)、关节Ⅲ(8)、关节Ⅳ(11)转动方案，驱动水下机器人(4)缓慢靠近补给站(1)，对接插头(3)缓慢插入对接插座(2)；
参阅图2(d)，第四步：进行能量补给和数据交换。
Claims (2)
1.一种基于水下机械手的水下机器人自动对接装置，其特征在于：一种基于水下机械手的水下机器人自动对接装置，包括补给站对接部分，水下机械手和水下机器人对接部分；
所述补给站对接部分包括补给站、对接插座和固定手柄；对接插座安装于补给站上，为水下机器人补充能量和交换数据；固定手柄安装于补给站一侧，为机械手提供着力点和位置参考；
所述水下机械手包括关节Ⅰ、连杆Ⅰ、关节Ⅱ、连杆Ⅱ、关节Ⅲ、连杆Ⅲ、关节Ⅳ和机械手；连杆Ⅰ和连杆Ⅱ通过关节Ⅱ铰连接，连杆Ⅱ和连杆Ⅲ通过关节Ⅲ铰连接，连杆Ⅲ和机械手通过关节Ⅳ铰连接；
所述水下机器人对接部分包括水下机器人、机械手座和对接插头；机械手座用来安装机械手臂，通过关节Ⅰ与连杆Ⅰ铰连接；对接插头安装于水下机器人顶部，用来与对接插座对接，进行能量补给和数据交换。
2.根据权利要求1所述的一种基于水下机械手的水下机器人自动对接装置的对接方法按以下步骤进行：
第一步：水下机器人识别固定手柄位置，移动水下机器人本体，使固定手柄在机械手工作空间范围内；
第二步：分析水下机器人和固定手柄相对位置，规划机械手运动轨迹，制定关节Ⅰ、关节Ⅱ、关节Ⅲ、关节Ⅳ转动方案，驱动机械手到固定手柄位置，锁紧机械手；
第三步：根据对接插头和对接插座相对位置，再次制定关节Ⅰ、关节Ⅱ、关节Ⅲ、关节Ⅳ转动方案，驱动水下机器人缓慢靠近补给站，对接插头缓慢插入对接插座；
第四步：进行能量补给和数据交换。
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2016
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