CN107499460B - 一种水面无人艇自动布放回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水面无人艇自动布放回收系统，所述水面无人艇自动布放回收系统包括一母船，在母船上端面的一端设置有控制台，母船上端面的另一端设置有吊机，吊机的另一端吊装有布放回收装置。本发明的优点在于：本发明水面无人艇自动布放回收系统，该装置是一个通用装置，具有结构简单、操纵方便、精度高、稳定性强等特点；在利用该布放回收系统时，布放回收过程中能够有效防止因为撞击而造成无人艇内部精密仪器无法正常工作的现象发生以及高海况下无人艇在布放回收过程中出现异位的现象；且能够实现水面无人艇的全面自主化，提高布放回收的可操作性。

Description

一种水面无人艇自动布放回收系统

技术领域

本发明涉及无人艇的布放回收技术领域，特别涉及一种水面无人艇自动布放回收系统。

背景技术

无人艇实际上是水面水下机器人，作为一种尖端的信息收集装置受到各界广泛关注。为了响应工业4.0的号召，近年来无人艇的发展十分迅速。无人艇是勘探、收集和传递水面水下信息的重要装置。无人艇上通常会安装摄像头、传感器和控制器等精密设备。

传统的船艇在布放回收的时候，主要利用绞车和缆绳由船艇内的操作人员进行挂钩和脱钩操作，从而实现传统船艇自母船的布放和回收。但是这种方法效率不高且水面无人艇内没有操作人员，无法进行脱钩与挂钩的工作。例CN 105540457 A专利中描述的装置，需要人工进行吊钩的连接工作，且该装置只适用于岸边布放回收无人艇。

目前，无人艇的布放回收装置大多采用一种笼式结构，先由吊机将放有无人艇的笼子放入水中，无人艇执行完任务之后驶入笼子再进行回收。但是这种传统的笼式结构不能保证在高海况下水面无人艇能够被平稳、高效、精确的进行布放回收。如CN 105905245 A专利中描述的装置，无法保证在高海况下无人艇不会滑动，安全性有待提高；吊放设备的钢材多与海水直接接触，容易腐蚀，在与无人艇产生刚性碰撞时会对二者产生破坏；控制系统与执行系统一体，整个装置较为复杂，不利于系统的维护。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水面无人艇自动布放回收

系统，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种水面无人艇自动布放回收系统，其创新点在于：所述水面无人艇自动布放回收系统包括一母船，在母船上端面的一端设置有控制台，母船上端面的另一端设置有吊机，吊机的另一端吊装有布放回收装置；

所述布放回收装置包括一刚性框体，所述刚性框体由右框架、前框架、左框架和后框架组成，各框架是由至少两根中轴线与海平面垂直的中空不锈钢钢管构成，且在前框架和后框架上端相邻两中空不锈钢钢管之间设有中空不锈钢钢条；在刚性框体的底部设有支撑刚性框体的底座，在刚性框体的顶部设有横截面为V型结构的顶架，顶架的一侧边通过若干个液压合页与前框架上的中空不锈钢钢条铰接，顶架的另一侧边通过若干个门栓式夹钳与后框架上的中空不锈钢钢条固定连接；在顶架上端面上固定连接有超声波测距仪和电容传感器，且顶架上端面的两端还对称设有吊耳；

在刚性框体两侧的外部底端对称设置有实心圆筒橡胶护舷，实心圆筒橡胶护舷的中轴线与前框架或后框架中的中空不锈钢钢管的中轴线垂直，且在底座的内部还设置有填充式橡胶护舷；在刚性框体的右框架之间设置有固定门架，在刚性框体的左框架之间设置有伸缩门架以及自动门架；

所述自动门架包括置于左框架中空不锈钢钢管内部上端面的从动滑轮固定架，且在从动滑轮固定架中安装有从动滑轮；在左框架中控不锈钢钢管内部的底部依次设置有主动滑轮、控制盒以及驱动主动滑轮的直流防水电机，且主动滑轮与从动滑轮通过皮带连接，在左框架中控不锈钢钢管的内侧壁还设置有限位开关传感器；所述伸缩门架还包括移动块，移动块通过皮带连接器与皮带连接，且两移动块之间通过伸缩门架连接；

所述控制盒内设置有电源模块、无线接收装置、控制器和驱动模块，电源模块为无线接收装置、控制器和驱动模块供电，当无线接收装置接收到无线信号之后，将该信号传送给控制器，控制器控制驱动模块驱动直流防水电机转动。

进一步地，所述底座包括对称设置在两端的半圆环，且在两半圆环之间设置有若干等间距分布的中空不锈钢钢条。

进一步地，在中空不锈钢钢管和中空不锈钢钢条的外部均包覆有聚醚醚酮。

本发明的优点在于：本发明水面无人艇自动布放回收系统，该装置是一个通用装置，具有结构简单、操纵方便、精度高、稳定性强等特点；在利用该布放回收系统时，布放回收过程中能够有效防止因为撞击而造成无人艇内部精密仪器无法正常工作的现象发生以及高海况下无人艇在布放回收过程中出现异位的现象；且能够实现水面无人艇的全面自主化，提高布放回收的可操作性；与现有技术相比，具有以下优势：

（1）本发明装置可以有效的替代无人设备传统的布放回收方式，使水面无人艇的布放回收更加人性化、高效、安全、便捷和可靠，不用人工脱钩和挂钩，这样降低人力实现起来更方便；

（2）本发明装置中的自动门架装置和填充式橡胶护舷能够有效避免无人艇因布放回收过程中的撞击和侧滑引起的无人艇艇身和内部仪器的伤害起到双重保护的作用；采用的实心圆筒形橡胶护舷能够有效防止布放回收过程中与母船的撞击，或者吊放至岸边时与岸边的撞击；

（3）本发明装置中采用的中空不锈钢钢管用聚醚醚酮进行包覆，能够起到防撞和防止海水腐蚀的效果；

（4）本发明中所述控制系统和执行系统分离，有效的减少了水下装置的复杂程度，有利于操作控制。

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为本发明水面无人艇自动布放回收系统的整体示意图。

图2为图1中布放回收装置的结构示意图。

图3为图2中自动门架的结构示意图。

图4为图3中回收装置中控制盒的控制框图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例

本实施例水面无人艇自动布放回收系统，如图1所示，水面无人艇自动布放回收系统包括一母船2，在母船2上端面的一端设置有控制台1，母船2上端面的另一端设置有吊机3，吊机3的另一端吊装有布放回收装置4；母船2和吊机3实现水面无人艇自动布放回收装置4的运输和起吊，控制台1用于接收、判断和发出信号来控制水面无人艇自动布放回收装置4。

布放回收装置4的具体结构，如图2所示，包括一刚性框体7，刚性框体7由右框架71、前框架72、左框架73和后框架74组成，各框架是由至少两根中轴线与海平面垂直的中空不锈钢钢管构成，且在前框架72和后框架74上端相邻两中空不锈钢钢管之间设有中空不锈钢钢条；在中空不锈钢钢管和中空不锈钢钢条的外部均包覆有聚醚醚酮，能够起到防撞和防止海水腐蚀的效果。

在刚性框体7的底部设有支撑刚性框体7的底座103，在刚性框体7的顶部设有横截面为V型结构的顶架31，顶架31的一侧边通过液压合页一41、液压合页二42、液压合页三43及液压合页四44与前框架72上的中空不锈钢钢条铰接，顶架31的另一侧边通过门栓式夹钳一51、门栓式夹钳二52、门栓式夹钳三53与后框架74上的中空不锈钢钢条固定连接；在顶架31上端面通过螺栓固定连接有超声波测距仪12和电容传感器11，且顶架31上端面的两端还对称焊接有吊耳21和吊耳22；底座103的左右两端是两个半圆环，十二根中空不锈钢钢条的左右两端等距的焊接在两个半圆环的外径处，右框架71和左框架73中的两个中空不锈钢钢管分别与底座103的左右两侧的半圆环端口通过焊接相连接；其中，中空不锈钢钢管的直径大小与圆环的环宽相等。前框架72和后框架74的两根中空不锈钢钢管分别与底座103的前后两侧通过焊接相连接，且等距排列。

实心圆筒橡胶护舷一91、实心圆筒橡胶护舷二92、实心圆筒橡胶护舷三93和实心圆筒橡胶护舷四94通过钢丝绳绑定在水面无人艇布放回收装置的外部。其中，实心圆筒橡胶护舷一91和实心圆筒橡胶护舷二92的中轴线均与前框架72中的中空不锈钢圆柱钢管的中轴线垂直，实心圆筒橡胶护舷三93和实心圆筒橡胶护舷四94的中轴线均与后框架74中的中空不锈钢圆柱钢管的中轴线垂直.前框架72、实心圆筒橡胶护舷一91、实心圆筒橡胶护舷二92和后框架74、实心圆筒橡胶护舷三93和实心圆筒橡胶护舷四94关于整个水面无人艇自动布放回收装置的前视基准面对称。在布放回收过程中能够有效的防止布放回收装置与外界碰撞产生的影响。填充式橡胶护舷一101和填充式橡胶护舷二102通过钢丝绳对称绑定在底座103的内部，并且填充式橡胶护舷的上表面呈弧形，该弧形与水面无人艇底部表面相配适。若放置不同型号的水面无人艇，可以将底座103内部的填充式橡胶护舷拆卸下来，根据水面无人艇底部的弧形，换上相应的填充式橡胶护舷。在布放回收过程中，能够使无人艇平稳可靠的放置在装置内。填充式橡胶护舷一101和填充式橡胶护舷二102能够有效防止水面无人艇与底座103和前框架72和后框架74的碰撞发生。

固定门架6和伸缩门架8均由中空不锈钢圆柱钢管和不锈钢柔性网构成，分别通过点焊的方式将网的上部焊接在中空不锈钢圆柱钢管的外部下方，将网的下部通过点焊的方式焊接在底座103右端和左端半圆环的小径处。其中，固定门架6中柔性网的左右两端均通过点焊的方式与右框架71中的圆柱钢管连接。伸缩门架8中柔性网左右两端不焊接。固定门架6在布放回收过程中，始终呈关闭状态，固定门架6的中空不锈钢圆柱钢管的两端通过焊接与右框架71中的两个圆柱钢管顶部连接在一起，且中轴线与右框架71中圆柱钢管的中轴线垂直。伸缩门架8的中空不锈钢圆柱钢管的中轴线与左框架73中的圆柱钢管中轴线垂直。伸缩门架8中在需要水面无人艇驶出或驶入布放回收装置时呈打开状态即伸缩门架8中的中空不锈钢圆柱钢管下降到左框架73的最底部，即此时伸缩门架8中不锈钢圆柱的中轴线与底座103左端半圆环外圆直径所在直线重合，其余时候为关闭状态，伸缩门架8中的中空不锈钢圆柱钢管上升到左框架73的最顶部，即左右两端与左框架中圆柱钢管顶部重合。伸缩门架8中的圆柱钢管左右两端始终通过螺栓与左框架73中不锈钢圆柱钢管内部的移动块一171和移动块二172固连。

自动门架的具体结构示意图，如图3所示，从动滑轮固定架一121、从动滑轮固定架二122分别通过螺栓与左框架73中右端和左端的中空不锈钢圆柱钢管顶部固连。直流防水电机一181和直流防水电机二182 分别通过螺栓与左框架73中右端和左端的中空不锈钢圆柱钢管底部部固连。从动滑轮一131和从动滑轮二132分别通过销轴与从动滑轮固定架一121和从动滑轮固定架二132连接。直流防水电机一181的输出轴、直流防水电机二182的输出轴、主动滑轮一201和主动滑轮二202四者同轴心布置。直流防水电机一181的输出轴通过键与主动滑轮一201连接。直流防水电机二182的输出轴通过键与主动滑轮二202连接。皮带一141和皮带二142的端面平行，且与海平面垂直。从动滑轮一131和主动滑轮一201通过皮带一141进行连接。从动滑轮二132和主动滑轮二202通过皮带二142进行连接。伸缩门架8中的圆柱钢管右左两端始终通过螺栓与左框架73中不锈钢圆柱钢管内部的移动块一171和移动块二172固连。移动块一171通过皮带连接器一161和螺栓与皮带一141固连、移动块二172通过皮带连接器二162和螺栓与皮带二142固连。控制盒一191、控制盒二192均由防水外壳通过焊接与左框架73中的中空不锈钢圆柱钢管底部部连接。限位开关传感器一151和限位开关传感器二152均由防水外壳通过焊接与左框架73的右侧和左侧中的空不锈钢圆柱钢管馆壁内侧相连；且控制盒一191和控制盒二192内设置有电源模块、无线接收装置、控制器和驱动模块，电源模块为无线接收装置、控制器和驱动模块供电，当无线接收装置接收到无线信号之后，将该信号传送给控制器，控制器控制驱动模块驱动直流防水电机转动。

如图3和图4所示，自动门架的工作过程如下，电源模块供电给无线接收装置，无线接收装置收到信号之后，传递给控制器，控制器控制驱动模块，驱动模块再驱动直流防水电机一181和直流防水电机二182工作。直流防水电机一和二分别驱动主动滑轮一201和主动滑轮二202转动。主动滑轮一201、从动滑轮一131、皮带一141和移动块一171四者相互配合，主动滑轮二202、从动滑轮二132、皮带二142和移动块二172四者相互配合，从而使伸缩门架8上下移动。当伸缩门架8移动到顶位或最低位置时，由限位开关传感器一151和限位开关传感器二152将信号传递给控制盒中的无线接收装置，最后使直流防水电机停止运转，此时伸缩门架8不再移动，即自动门架处于关闭或开启的状态。

本实施例水面无人艇自动布放回收系统的工作原理：首先，当母船2行驶到需要布放水面无人艇的地点时，打开布放回收装置4的顶架31，将水面无人艇吊放至布放回收装置4中，然后关闭顶架31；此时伸缩门架8在顶位，即自动门架处于关闭状态；利用吊机3将装有水面无人艇的自动布放回收装置4吊放到水中。

当电容传感器11检测到布放回收装置4达到距离水面一定范围的深度时，吊机3不再工作。控制台1发送信号给控制盒一191和控制盒二192，控制盒中的驱动模块分别驱动直流防水电机一181和直流防水电机二182工作。直流防水电机一181和直流防水电机二182分别通过主动滑轮一201、从动滑轮一131、皮带一141和移动块一171以及主动滑轮二202、从动滑轮二132、皮带二142和移动块二172，带动伸缩门架8从顶位移动至最低位置，当限位开关传感器一151和限位开关传感器二152检测到带动伸缩门架8到达最低位置时，电机不再工作。此时自动门架处于打开状态。水面无人艇从自动布放回收装置4中驶出，当控制台1通过超声波测距仪12测量出水面无人艇驶出自动布放回收装置一定距离后，吊机3工作，将自动布放回收装置4收回。此时完成水面无人艇的自动布放过程。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种水面无人艇自动布放回收系统，其特征在于：所述水面无人艇自动布放回收系统包括一母船，在母船上端面的一端设置有控制台，母船上端面的另一端设置有吊机，吊机的另一端吊装有布放回收装置；

所述布放回收装置包括一刚性框体，所述刚性框体由右框架、前框架、左框架和后框架组成，各框架是由至少两根中轴线与海平面垂直的中空不锈钢钢管构成，且在前框架和后框架上端相邻两中空不锈钢钢管之间设有中空不锈钢钢条；在刚性框体的底部设有支撑刚性框体的底座，在刚性框体的顶部设有横截面为V型结构的顶架，顶架的一侧边通过若干个液压合页与前框架上的中空不锈钢钢条铰接，顶架的另一侧边通过若干个门栓式夹钳与后框架上的中空不锈钢钢条固定连接；在顶架上端面上固定连接有超声波测距仪和电容传感器，且顶架上端面的两端还对称设有吊耳；

在刚性框体两侧的外部底端对称设置有实心圆筒橡胶护舷，实心圆筒橡胶护舷的中轴线与前框架或后框架中的中空不锈钢钢管的中轴线垂直，且在底座的内部还设置有填充式橡胶护舷；在刚性框体的右框架之间设置有固定门架，在刚性框体的左框架之间设置有伸缩门架以及自动门架；

所述自动门架包括置于左框架中空不锈钢钢管内部上端面的从动滑轮固定架，且在从动滑轮固定架中安装有从动滑轮；在左框架中控不锈钢钢管内部的底部依次设置有主动滑轮、控制盒以及驱动主动滑轮的直流防水电机，且主动滑轮与从动滑轮通过皮带连接，在左框架中控不锈钢钢管的内侧壁还设置有限位开关传感器；所述伸缩门架还包括移动块，移动块通过皮带连接器与皮带连接，且两移动块之间通过伸缩门架连接；

所述控制盒内设置有电源模块、无线接收装置、控制器和驱动模块，电源模块为无线接收装置、控制器和驱动模块供电，当无线接收装置接收到无线信号之后，将该信号传送给控制器，控制器控制驱动模块驱动直流防水电机转动。

2.根据权利要求1所述的水面无人艇自动布放回收系统，其特征在于：所述底座包括对称设置在两端的半圆环，且在两半圆环之间设置有若干等间距分布的中空不锈钢钢条。

3.根据权利要求1所述的水面无人艇自动布放回收系统，其特征在于：在中空不锈钢钢管和中空不锈钢钢条的外部均包覆有聚醚醚酮。

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