CN107933835A - 一种水下机器人投放设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水下机器人投放设备，包括吊机装置、操控台和对接起吊机构，操控台和对接起吊装置安装在吊机装置上，对接起吊装置包括旋转运动操控机构、俯仰运动操控机构、绞车、滑轮、对接框架、牵引线和挂钩，其中绞车固定在吊机装置上，牵引线盘绕在绞车上，并绕过滑轮与挂钩相连接，旋转运动操控机构挂载在吊机装置上，俯仰运动操控机构连接在旋转运动操控机构上，对接框架安装在俯仰运动操控机构下方，挂钩从对接框架中间部分伸出。旋转、俯仰运动操控机构分别控制对接起吊装置旋转运动和俯仰运动，因此本发明的对接起吊装置在AUV被起吊后可以对其做角度调整，通过操控台的监视和操作可以快速反应并且精确化控制AUV的姿态。

Description

一种水下机器人投放设备
技术领域
本发明涉及水下机器人布放回收技术领域，更具体地说，涉及一种AUV收放装置。
背景技术
随着我国在探索深海、开发利用深海资源以及保障国家深海安全等方面需求不断增加，越来越多的水下新型设备研发并投入使用，其中主流的两种装备分为无缆(AUV)和有缆(ROV)水下机器人，ROV可以通过铠装电缆完成收放，而AUV则需要特殊的回收装备进行布放和回收。
随着AUV性能的不断发展，相对应的回收设备也在不断完善中，最早回收AUV是通过从母船下放小船近距离进行回收，但是恶劣海况下回收会给调查人员带来一定的危险性，并且将AUV移动到母船上所需要的人力过多、时间过长。
目前一般对AUV进行布放是通过船载后甲板支撑装备配合完成，后甲板支撑装备主要包括绞车、大小A架和折臂吊等，其中绞车负责对设备进行收放，A架负责将设备从船内摆出船外，但这种方式同样需要耗费很多人力和时间，尤其在恶劣海况作业时容易对造价高昂的AUV造成损坏。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能进行快速反应且能精确化布放回收AUV的装置。
为了达到这个发明目的，本发明采用了如下的技术方案：一种水下机器人投放设备，包括吊机装置、操控台和对接起吊机构，其中操控台安装在吊机装置上，对接起吊装置通过挂载头挂载在吊机装置上，对接起吊装置包括旋转运动操控机构、俯仰运动操控机构、绞车、滑轮、对接框架、牵引线和挂钩，其中绞车固定在吊机装置上，牵引线盘绕在绞车上，并绕过安装在旋转运动操控机构上的滑轮与挂钩相连接，旋转运动操控机构挂载在吊机装置上，俯仰运动操控机构连接在旋转运动操控机构上，对接框架安装在俯仰运动操控机构下方，挂钩从对接框架中间部分伸出。旋转运动操控机构可以控制对接起吊装置做360旋转运动、而俯仰运动操控机构可以控制对接起吊装置在垂直面内做俯仰运动，因此本发明的对接起吊装置在与AUV对接成功并起吊后可以在水平面内和垂直面内分别做角度调整，通过操控台的监视和操作可以快速反应并且精确化控制AUV的姿态。
上述旋转运动操控机构包括第一连接座、电机、彼此啮合的锥形齿轮组和推力轴承，其中第一连接座挂载在吊机装置上，电机固定安装在第一连接座上，锥形齿轮组中的主动轮安装在电机轴上，由电机带动旋转，锥形齿轮组中的从动轮固定在传动轴的顶端，推力轴承固定在第一连接座上，传动轴穿过推力轴承与所述俯仰运动操控机构刚性连接。
第一连接座优化设计为倒置的门型结构，包括横梁和立柱，其中横梁位于底部，两根立柱对称分布并与刚性连接，横梁上开有用于安装推力轴承的通孔，上述传动轴从该通孔中穿过，电机固定安装在横梁上，立柱与挂载头铰接。
上述俯仰运动操控机构包括第二连接座和第四液压油缸，第二连接座的上表面与传动轴刚性连接，第二连接座的下端与对接框架的上端铰接，第四液压油缸的两端分别与第二连接座和对接框架相连接。
第二连接座包括顶板和两个平行固定在顶板下方的连接板，连接板的底部和侧面均开有铰接孔，底部的铰接孔用于与对接框架相铰接，侧面的铰接孔用于安装液压缸连接轴，第四液压缸的一端与液压缸连接轴相连接。
对接框架为上端与第二连接座铰接，下端为横截面曲线与AUV相配合的框架体结构，框架体结构外表面包有减震垫。对接框架下端横截面曲线可以有不同的形状，工作时可通过更换不同形状的对接框架，来布放或回收不同形状的AUV。
而吊机装置包括立柱、吊臂、挂载头、液压回转油缸和第一液压油缸，其中立柱固定在液压回转油缸上，吊臂的其中一端通过第一液压油缸铰接在立柱上，另一端安装有挂载头。
吊臂包括旋转吊臂、伸缩吊臂、连接杆、第二液压油缸和第三液压油缸，其中旋转吊臂通过第一液压油缸铰接在立柱上，伸缩吊臂通过连接杆与旋转吊臂相连接，伸缩吊臂包括臂套和内臂，其中内臂套装在臂套内，可以伸出和收回，第三液压油缸的一端固定在臂套上，另一端固定在内臂上。
立柱上还设有带爬梯的操控台。
综上所述，本发明的有益之处在于：
1.采用电气系统进行控制，控制人员登上控制台就可以进行操控，不需要再登上甲板，靠近回收机械和AUV人工控制，节省了人力，也提高了人员的安全系数；
2.相对于人工控制，电气机械化控制的操作控制精度很高，并且大大减少了很多人工操作；
3.在船甲板安装方便，甚至适合在恶劣海况下作业。
附图说明
图1是本发明的水下机器人投放设备的立体结构示意图；
图2是水下机器人投放设备用挂钩挂起AUV的状态示意图；
图3是水下机器人投放设备与AUV对接完成的状态示意图；
图4是对接起吊装置的结构示意图；
图5是对接起吊装置的结构示意图(拆除第一连接座)；
图6是第一连接座与挂载头装配示意图；
图7是第一连接座的结构示意图；
图8是第二连接座的结构示意图；
图9是对接框架的结构示意图。
图例说明：1-吊机装置2-操控台3-对接起吊机构11-立柱12-挂载头13-液压回转油缸14-第一液压油缸15-旋转吊臂16-伸缩吊臂17-连接杆18-第二液压油缸19-第三液压油缸31-旋转运动操控机构32-俯仰运动操控机构33-绞车34-滑轮35-对接框架36-牵引线37-挂钩311-第一连接座312-电机313-推力轴承314-主动轮315-从动轮316-传动轴321-第二连接座322-第四液压缸351-减震垫3111-横梁3112-立柱3211-顶板3212-连接板
具体实施方式
如图1至图3所示的水下机器人投放设备，包括吊机装置1、带有爬梯的操控台2和对接起吊机构3，其中操控台2安装在吊机装置1上。吊机装置包括立柱11、吊臂、挂载头12、液压回转油缸13和第一液压油缸14，其中立柱11固定在液压回转油缸13上，而吊臂包括旋转吊臂15、伸缩吊臂16、连接杆17、第二液压油缸18和第三液压油缸19，其中旋转吊臂15通过第一液压油缸14铰接在立柱11上，伸缩吊臂16通过连接杆17与旋转吊臂15相连接，伸缩吊臂16包括臂套和内臂，其中内臂套装在臂套内，可以伸出和收回，第三液压油缸19的一端固定在臂套上，另一端固定在内臂上，伸缩吊臂16的内臂的端头安装有挂载头12，对接起吊装置3通过挂载头12挂载在吊机装置1上。
如图4及图5所示，对接起吊机构3包括旋转运动操控机构31、俯仰运动操控机构32、绞车33、滑轮34、对接框架35、牵引线36和挂钩37，其中绞车33固定在吊机装置1上，牵引线36盘绕在绞车33上，并绕过安装在旋转运动操控机构上31的滑轮34与挂钩37相连接，旋转运动操控机构31通过挂载头12挂载在吊机装置1上，俯仰运动操控机构32连接在旋转运动操控机构31上，对接框架35安装在俯仰运动操控机构32下方，挂钩37从对接框架35中间部分伸出。
可通过更换不同形状的部件35，来布放或回收不同形状的AUV。
如图6所示，旋转运动操控机构31包括倒置门形结构的第一连接座311、电机312、彼此啮合的锥形齿轮组和推力轴承313，其中第一连接座311包括横梁3111和立柱3112，其中横梁3111位于底部，两根立柱3112对称分布并与横梁3111刚性连接，横梁3111上开有用于安装推力轴承313的通孔，立柱3112通过挂载头12挂载在吊机装置1上，电机312和推力轴承313固定安装在横梁3111上，锥形齿轮组中的主动轮314安装在电机轴上，由电机312带动旋转，锥形齿轮组中的从动轮315固定在传动轴316的顶端，传动轴316穿过推力轴承与俯仰运动操控机构32刚性连接。
如图4及图5所示，俯仰运动操控机构32包括第二连接座321和第四液压油缸322，其中第二连接座321包括顶板3211和两个平行固定在顶板下方的连接板3212，顶板3211的上表面与传动轴316刚性连接或一体成型，连接板3212下端与对接框架35的上端铰接。连接板3212的底部和侧面均开有铰接孔，底部的铰接孔用于与对接框架35相铰接，侧面的铰接孔用于安装液压缸连接轴，第四液压缸322的其中一端与液压缸连接轴相连接，第四液压缸322的另一端与对接框架35相连接。
如图4、图5及图9所示，对接框架35为上端与第二连接座铰接，下端为横截面曲线与AUV相配合的框架体结构，框架体结构外表面包有减震垫351。
以上实施例是供理解本发明之用，并非是对本发明的限制，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变型，这些变化或变型应当理解为仍属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种水下机器人投放设备，包括吊机装置、操控台和对接起吊机构，其中操控台安装在吊机装置上，对接起吊装置通过挂载头挂载在吊机装置上，其特征在于：所述对接起吊装置包括旋转运动操控机构、俯仰运动操纵机构、绞车、滑轮、对接框架、牵引线和挂钩，其中绞车固定在吊机装置上，牵引线盘绕在绞车上，并绕过安装在旋转运动操控机构上的滑轮与挂钩相连接，所述旋转运动操控机构挂载在吊机装置上，俯仰运动操控机构连接在旋转运动操控机构上，对接框架安装在俯仰运动操控机构下方，所述挂钩从对接框架中间部分伸出。
2.根据权利要求1所述的水下机器人投放设备，其特征在于：所述旋转运动操控机构包括第一连接座、电机、彼此啮合的锥形齿轮组和推力轴承，其中第一连接座挂载在所述吊机装置上，电机固定安装在第一连接座上，锥形齿轮组中的主动轮安装在电机轴上，由电机带动旋转，锥形齿轮组中的从动轮固定在传动轴的顶端，推力轴承固定在第一连接座上，传动轴穿过推力轴承与所述俯仰运动操控机构刚性连接。
3.根据权利要求2所述的水下机器人投放设备，其特征在于：所述第一连接座为倒置的门型结构，包括横梁和立柱，其中横梁位于底部，两根立柱对称分布并与刚性连接，所述横梁上开有用于安装所述推力轴承的通孔，所述立柱与所述挂载头铰接。
4.根据权利要求2所述的水下机器人投放设备，其特征在于：所述俯仰运动操控机构包括第二连接座和第四液压油缸，第二连接座的上端面与传动轴刚性连接，第二连接座的下端与所述对接框架的上端铰接，第四液压油缸的两端分别与第二连接座和对接框架相连接。
5.根据权利要求4所述的水下机器人投放设备，其特征在于：所述第二连接座包括顶板和两个平行固定在顶板下方的连接板，所述连接板的底部和侧面均开有铰接孔，底部的铰接孔用于与对接框架相铰接，侧面的铰接孔用于安装液压缸连接轴，所述第四液压缸的一端与液压缸连接轴相连接。
6.根据权利要求1至5任一项所述的水下机器人投放设备，其特征在于：所述对接框架为上端与所述第二连接座铰接，下端为横截面曲线与AUV相配合的框架体结构，所述框架体结构外表面包有减震垫。
7.根据权利要求6所述的水下机器人投放设备，其特征在于：所述吊机装置包括立柱、吊臂、挂载头、液压回转油缸和第一液压油缸，其中立柱固定在液压回转油缸上，吊臂的其中一端通过第一液压油缸铰接在立柱上，另一端安装有挂载头。
8.根据权利要求7所述的水下机器人投放设备，其特征在于：所述吊臂包括旋转吊臂、伸缩吊臂、连接杆、第二液压油缸和第三液压油缸，其中旋转吊臂通过第一液压油缸铰接在立柱上，伸缩吊臂通过连接杆与旋转吊臂相连接，伸缩吊臂包括臂套和内臂，其中内臂套装在臂套内，可以伸出和收回，第三液压油缸的一端固定在臂套上，另一端固定在内臂上。
9.根据权利要求8所述的水下机器人投放设备，其特征在于：所述立柱上还设有带爬梯的操控台。
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