CN109229284B - 一种无人艇全自动布放回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人艇全自动布放回收系统。本系统由无人艇布放系统和无人艇回收系统两部分组成，两部分独立运作。其中无人艇布放系统包括升降机构、推进机构、舱门开闭机构。无人艇回收系统包括位于无人艇上的无人艇固定系统和位于母船上的停放系统；无人艇固定系统包括抓取机构、获取机构、夹取机构和固定机构，母船上的停放系统包括姿态调整机构、姿态固定机构和无人艇停放机构。各机构之间相互协作，在PLC控制下实现顺序动作，在接收到无人艇接的布放或回收信号后，各机构协调动作，能稳定的实现相应的功能。在这两个过程中，具有高度的自动化，极大地减少了人力参与。

Description

一种无人艇全自动布放回收系统

技术领域

本发明涉及一种无人艇全自动布放回收系统，具有高度自动化，能实现对无人艇的自主布放和回收。

背景技术

近年来，随着无人艇的相关技术被突破，国内外研发的无人艇系列也是越来越多。目前，对于无人艇的布放和回收的方法有很多，但基本上还是依赖于人工操作，并且伴有较高的复杂性和风险性。因此，如何简单且安全的实现无人艇的布放和回收是一个关键问题。

发明内容

本发明的目的在于针对目前无人艇的布放和回收严重依赖人工的问题，提供了一种无人艇全自动布放和回收系统。本系统能实现对无人艇的布放和回收进行简单和可靠的全自动处理。

为达到上述目的，本发明的构思是:

母船接收到布放无人艇的信号后，母船舱门打开，将无人艇通过滑道释放到指定水域中；利用液压缸实现无人艇从母船的升降；利用丝杠带动推杆将无人艇推出滑道；利用电机控制拉绳的长度实现对正常承载台的收回处理。在母船接受到无人艇回收信号，且无人艇已停靠至指定区域后，母船会通过吊机将末端挂着“蘑菇头”的吊绳缓缓下放，下放固定长度；无人艇在母船的吊绳释放完毕后，开始进行将“蘑菇头”放在“喇叭口”的起吊准备工作，这项工作的实现首先通过传感器准确判断吊绳的位置，通过气缸和电机的联合动作，夹住吊绳，并将“蘑菇头”送往“喇叭口”夹持住；随后母船回收吊绳，通过多个气缸和电机以及液压缸的联合动作调整无人艇的姿态，然后下放至固定位置摆放好，完成无人艇的回收工作。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种适用于无人艇的全自动布放回收系统，由无人艇布放系统和无人艇回收系统两部分组成，两部分独立运作，无人艇布放系统位于母船内部，无人艇回收系统位于无人艇和母船的船体表面。所述无人艇布放系统包括升降机构、推进机构、舱门开闭机构；在接收到布放信号后，舱门机构动作，舱门打开，同时升降机构动作将无人艇降至滑道口；随后放绳电机，放出拉绳；同时推进机构动作，将无人艇推出滑道，无人艇沿滑道滑至指定水域；电机收绳，将承载台收回，舱门关闭，完成无人艇布放功能。所述的无人艇回收系统包括位于无人艇上的无人艇固定系统和位于母船上的停放系统；无人艇固定系统包括抓取机构、获取机构、夹取机构和固定机构，作用是将母船上通过吊绳下放的“蘑菇头”固定在无人艇的“喇叭口”中。母船上的停放系统包括姿态调整机构、姿态固定机构和无人艇停放机构；在母船接受到无人艇回收信号，且无人艇已停靠至指定区域后，母船会通过吊机将末端挂着“蘑菇头”的吊绳缓缓下放，下放固定长度；无人艇在母船的吊绳释放完毕后，抓取机构动作，通过电机和气缸的动作抓住吊绳；之后抓取机构将吊绳送往获取机构处，获取机构动作，夹住下端的吊绳；抓取机构夹着上端的吊绳动作，直到获取机构的电磁继电器吸附住吊绳下端的“蘑菇头”为止；抓取机构松开吊绳并复位，夹取机构动作，夹住“蘑菇头”上端部分吊绳，获取机构上的电磁继电器失电，获取机构松开并复位；夹取机构将“蘑菇头”送至“喇叭口”，并下放“蘑菇头”；当“蘑菇头”下放完成后，夹取机构复位，固定机构动作，夹住“蘑菇头”，无人艇的固定系统完成固定工作。随后，母船收绳，母船边部有防撞块设计，防止在无人艇在收回的过程中撞伤船体；在无人艇上升至指定高度后，母船上姿态调整机构动作，将无人艇的姿态进行初步调整；随后姿态固定机构动作，将无人艇的姿态进行固定；最后无人艇停放机构动作，将无人艇停放至指定位置。

与现有的发明相比，本发明具有如下显而易见的突出实质性特点和显著的技术进步：

采用较为合理简单的方式实现无人艇的布放和回收任务。且在这两个过程中，具有高度的自动化，极大地减少了人力参与。

附图说明：

图1是无人艇自动回收的系统图。

图2是无人艇自动布放和回收功能实现的流程图。

图3是无人艇自动布放回收的整体结构示意图。

图4是母船的无人艇布放系统结构示意图。

图5是布放结构图无人艇布放系统位置示意图和俯视图。

图6是无人艇上固定系统结构示意图。

图7是无人艇上固定系统结构俯视图。

图8是固定机构示意图。

图9是母船上停放系统结构示意图。

图10是防撞块结构示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

实施例一：

参见图1～图10，本无人艇全自动布放回收系统，包括无人艇布放系统（

）和无人艇回收系统（

）两部分，两部分独立运作，无人艇布放系统（

）位于母船（17）内部，无人艇回收系统（

）位于无人艇（1）和母船（17）的船体表面。当母船（17）在接收到无人艇的布放命令，无人艇布放系统（

）工作，实现无人艇（1）从母船（17）上的释放。当母船在接收到无人艇的回收命令时，无人艇回收系统（

）工作，将无人艇（1）从水面收回到母船（17）上。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于如下：

所述的无人艇布放系统（

）由舱门开闭机构经升降机构连接一个推进机构构成。所述舱门开闭机构包括液压缸（30）、活动板甲（31）和活动板乙（32）；活动板乙（32）嵌入活动板甲（31）内，液压缸（30）与活动板甲（31）铰接；通过控制液压缸（30）的动作，推动活动板甲（31）完成船舱（80）的开闭；所述的升降机构包括液压缸（33）、传感器（26）、活动台（27）和承载板（28）；液压缸（33）支撑着承载板（28），活动台（27）位于承载板（28）上，无人艇（1）停放在活动台（27）上，液压缸（33）的动作带动着无人艇（1）升降；推进机构包括丝杠18、丝杠螺母副（19）、支撑座（20）、推动板（21）和电机（22）；两个支撑座（20）固定在两个丝杠螺母副（19）上，推动板（21）嵌入在两个支撑座（20）中，放绳电机（22）固定在推动板（21）上，丝杠18可带动推动板（21）的移动；在接受到无人艇的布放信号后，舱门在液压缸（30）的作用下打开，液压缸（33）的动作带动着无人艇（1）升降至指定位置，丝杠（18）带动推动板（21）的移动将停放着无人艇（1）的活动台（27）沿内部有滑道的活动板甲（31）和活动板乙（32）推出，从而完成无人艇（1）的布放。所述的无人艇回收系统（II）由位于无人艇上的无人艇固定系统和位于母船（17）上的停放系统组成；所述的无人艇固定系统包括抓取机构、获取机构、夹取机构和固定机构；所述抓取机构经获取机构与夹取机构和固定机构相连；母船（17）上的停放系统包括姿态调整机构、姿态固定机构和无人艇停放机构；姿态调整机构经姿态固定机构和无人艇停放机构相连；接受回收命令后，抓取机构抓取从母船（17）下放的吊绳，送至获取机构，获取机构获取吊绳末端的“蘑菇头”（12），送给夹取机构夹取，之后在送至固定机构处的“喇叭口”（3），实现“蘑菇头”（12）的固定；随后吊绳带着无人艇（1）上升，上升至指定位置，母船（17）上的无人艇停放机构进行无人艇（1）位置的初步调整，使其船头大致朝外，随后姿态固定机构动作，将无人艇（1）的姿态固定住，随后无人艇停放机构动作，将无人艇降至活动台（27）上。所述的抓取机构包括导轨副（8）、电机（9）、伸缩气缸（10）、伸缩杆（47）、抓取气缸（48）和抓取杆（49）；电机（9）固定在导轨副（8）的上方，伸缩气缸（10）固定于电机（9）的旋转轴上，抓取气缸（48）固定在伸缩气缸（10）的伸缩杆（47）上，通过电机（9）在导轨上的滑动和伸缩气缸（10）的伸缩运动以及电机（9）的旋转运动，使得抓取杆（49）到达吊绳处，抓取气缸（48）动作完成对吊绳的抓取；所述获取机构包括电磁继电器（5）、夹取气缸（35）、导轨副（45）和支撑杆（4）；夹取气缸（35）固定在导轨副（45）的上方，支撑杆（4）连在夹取气缸（35）两边，两个电磁继电器（5）分别固定在两根支撑杆（4）的端部；在抓取机构将吊绳夹至支撑杆（4）处时，夹取气缸（35）动作，夹住吊绳但是不紧，此后抓取机构带动吊绳上端移动，当吊绳末端的“蘑菇头”（12）吸附在电磁继电器（5）上时，抓取气缸（48）动作松开吊绳，抓取机构复位；所述夹取机构包括电机（2）、连接块（41）、连杆（40）、伸缩气缸（39）、夹紧气缸（38）和夹持杆（42）；电机（2）位于获取机构左侧，伸缩气缸（39）通过连接块（2）连接在连杆（40）上，夹紧气缸（38）固定在伸缩气缸（39）前端，夹持杆（42）固定在伸缩气缸（39）的两端；通过电机（2）、伸缩气缸（39）和夹紧气缸（38）的联合动作把获取机构送来的“蘑菇头”（12）夹到“喇叭口”（3）中；所述固定机构包括两个伸缩气缸（44）、两个伸缩杆（51）、两个连接杆（52）和两块夹持板（43），伸缩气缸（44）通过伸缩杆（51）连接着连接杆（52），连接杆（52）与夹持板（43）相连，当“蘑菇头”（12）夹到“喇叭口”中后，伸缩气缸（44）动作，带动两块夹持板（43）闭合，两个闭合的夹持板（43）中正好能夹住“蘑菇头”（12）；所述姿态调整机构包括旋转气缸（14）、连杆（60）、支撑座（66）、电机（64）、底盘（63）、夹持电机（64）、承载块（65）、伸缩气缸（66）和区块A，旋转气缸（14）固定在母船（17）上，伸缩气缸（66）通过连杆（60）与旋转气缸（14）相连，夹持电机（64）通过安装在伸缩气缸（66）末端的承载块（65）上，三个成120°安装的区块A安装在底盘（63）上，区块A由电机（67）、电机杆（68）、连杆（69）、顶撑气缸（71）、顶杆（72）、顶块（73）和夹持臂（70）组成，夹持臂（70）通过连杆（69）连在电机杆（68）上；该部分机构在无人艇（1）上升回到指定位置后，通过旋转气缸（14）、伸缩气缸（66）使三个夹持区（A）顶住船底中心，顶撑气缸（71）、电机（67）是的三对夹持臂（70）拖住船底，夹持电机（64）旋转带动无人艇（1）进行姿态微调，使船头指向母船（17）的侧面；所述姿态固定机构包括，支撑座（59）、液压缸（55）、顶杆（54）和固定杆（53）。液压缸（55）固定在支撑座（59）的端部，固定杆（53）通过顶杆（54）连接在液压缸（55）上，姿态固定机构通过液压缸（55）动作将经过姿态调整机构微调的无人艇（1）的姿态用固定杆（53）固定住；所述无人艇停放机构包括升降液压缸（58）、承重臂（57）和托船座（56），托船座（56）通过承重臂（57）连接在液压缸（58）上，液压缸（58）上升动作将经过姿态固定机构固定姿态后的无人艇（1）用托船座（56）托住，然后液压缸（58）下降，将无人艇（1）放置在活动台（27）上。

工作原理如下：

在接受到无人艇的布放信号后，母船（17）的舱门在液压缸（30）的作用下打开，液压缸（33）的动作带动着无人艇（1）升降至指定位置，随后放绳电机（22）放出拉绳（24），同时丝杠18带动推动板（21）的移动将停放着无人艇（1）的活动台（27）沿内部有滑道的活动板（31、32）推出，从而完成无人艇（1）的布放，随后放绳电机（22）通过拉绳（24）收回活动台（27），在液压缸（30）的作用下关闭舱门（80），在液压缸（33）的作用在活动台（27）复位，布放结束。在母船（17）接受到无人艇回收信号，且无人艇（1）已停靠至指定区域后，母船（17）会通过吊机（61）将末端挂着“蘑菇头”（12）的吊绳缓缓下放，下放固定长度；无人艇在母船（17）的吊绳释放完毕后，通过传感器（50）的判断，抓取机构动作，电机（9）在导轨上的滑动和伸缩气缸（10）的伸出，电机（9）的旋转动作，使得抓取杆（49）到达吊绳处，抓取气缸（48）动作完成对吊绳的抓取。随后，抓取机构将抓取的吊绳送往获取机构的支撑杆（4）处，夹取气缸（35）动作，夹住吊绳但是不紧，此后抓取机构通过底部的导轨副（8）移动，带动吊绳上端移动，当吊绳末端的“蘑菇头”（12）吸附在电磁继电器（5）上时，抓取气缸（48）动作松开吊绳，抓取机构复位；此后导轨副（45）带动获取机构移动夹取机构端。夹取机构的电机（2）、伸缩气缸（39）和夹紧气缸（38）的联合动作夹住“蘑菇头”（12）上端部分吊绳，获取机构上的电磁继电器失电（5），获取机构的夹紧气缸（38）动作松开吊绳并复位；夹取机构在电机（2）、伸缩气缸（39）和夹紧气缸（38）的联合动作下，将“蘑菇头”（12）送至“喇叭口”（3），并下放“蘑菇头”；当“蘑菇头”（12）下放完成后，夹取机构复位；固定机构动作，伸缩气缸（44）动作，带动两块夹持板（43）闭合，两个闭合的夹持板（43）中正好能夹住“蘑菇头”（12），无人艇的固定系统完成固定工作。随后，母船（17）收绳，母船（17）边部有防撞块（13）设计，防止在无人艇（1）在收回的过程中撞伤船体（17）；在无人艇上升至指定高度后，母船（17）上的姿态调整机构在无人艇（1）上升回到指定位置后，通过旋转气缸（14）、伸缩气缸（66）使三个夹持区（A）顶住船底中心，顶撑气缸（71）、电机（67）是的三对夹持臂（70）拖住船底，夹持电机（64）旋转带动无人艇（1）进行姿态微调，使无人艇（1）的头部指向母船（17）的侧面；姿态固定机构通过液压缸（55）动作将经过姿态调整机构微调的无人艇（1）的姿态用固定杆（53）固定住；随后无人艇停放机构的液压缸（58）上升动作将经过姿态固定机构固定姿态后的无人艇（1）用托船座（56）托住，然后液压缸（58）下降，将无人艇（1）放置在活动台（27）上，至此无人艇回收任务完成。

Claims (2)

1.一种无人艇全自动布放回收系统，包括无人艇布放系统（Ⅰ）和无人艇回收系统（Ⅱ）两部分，两部分独立运作，无人艇布放系统（Ⅰ）位于母船（17）内部，无人艇回收系统（Ⅱ）位于无人艇（1）和母船（17）的船体表面；当母船（17）在接收到无人艇的布放命令时，无人艇布放系统（Ⅰ）工作，实现无人艇（1）从母船（17）上的释放；当母船在接收到无人艇的回收命令时，无人艇回收系统（Ⅱ）工作，将无人艇（1）从水面收回到母船（17）上；

所述无人艇回收系统（Ⅱ）由位于无人艇上的无人艇固定系统和位于母船（17）上的停放系统组成；所述的无人艇固定系统包括抓取机构、获取机构、夹取机构和固定机构；母船（17）上的停放系统包括姿态调整机构、姿态固定机构和无人艇停放机构；姿态调整机构经姿态固定机构和无人艇停放机构相连；接受回收命令后，抓取机构抓取从母船（17）下放的吊绳，送至获取机构，获取机构获取吊绳末端的“蘑菇头”（12），送给夹取机构夹取，之后再送至固定机构处的“喇叭口”（3），实现“蘑菇头”（12）的固定；随后吊绳带着无人艇（1）上升，上升至指定位置，母船（17）上的无人艇停放机构进行无人艇（1）位置的初步调整，使其船头朝外，随后姿态固定机构动作，将无人艇（1）的姿态固定住，随后无人艇停放机构动作，将无人艇降至活动台（27）上；

所述抓取机构包括导轨副（8）、电机（9）、伸缩气缸（10）、伸缩杆（47）、抓取气缸（48）和抓取杆（49）；电机（9）固定在导轨副（8）的上方，伸缩气缸（10）固定于电机（9）的旋转轴上，抓取气缸（48）固定在伸缩气缸（10）的伸缩杆（47）上，通过电机（9）在导轨上的滑动和伸缩气缸（10）的伸缩运动以及电机（9）的旋转运动，使得抓取杆（49）到达吊绳处，抓取气缸（48）动作完成对吊绳的抓取；所述获取机构包括电磁继电器（5）、夹取气缸（35）、导轨副（45）和支撑杆（4）；夹取气缸（35）固定在导轨副（45）的上方，支撑杆（4）连在夹取气缸（35）两边，两个电磁继电器（5）分别固定在两根支撑杆（4）的端部；在抓取机构将吊绳夹至支撑杆（4）处时，夹取气缸（35）动作，夹住吊绳但是不紧，此后抓取机构带动吊绳上端移动，当吊绳末端的“蘑菇头”（12）吸附在电磁继电器（5）上时，抓取气缸（48）动作松开吊绳，抓取机构复位；所述夹取机构包括电机（2）、连接块（41）、连杆（40）、伸缩气缸（39）、夹紧气缸（38）和夹持杆（42）；电机（2）位于获取机构左侧，伸缩气缸（39）通过连接块（41）连接在连杆（40）上，夹紧气缸（38）固定在伸缩气缸（39）前端，夹持杆（42）固定在伸缩气缸（39）的两端；通过电机（2）、伸缩气缸（39）和夹紧气缸（38）的联合动作把获取机构送来的“蘑菇头”（12）夹到“喇叭口”（3）中；所述固定机构包括两个伸缩气缸（44）、两个伸缩杆（51）、两个连接杆（52）和两块夹持板（43），伸缩气缸（44）通过伸缩杆（51）连接着连接杆（52），连接杆（52）与夹持板（43）相连，当“蘑菇头”（12）夹到“喇叭口”中后，伸缩气缸（44）动作，带动两块夹持板（43）闭合，两个闭合的夹持板（43）中正好能夹住“蘑菇头”（12）；所述姿态调整机构包括旋转气缸（14）、连杆（60）、底盘（63）、夹持电机（64）、承载块（65）、伸缩气缸（66）和区块A，旋转气缸（14）固定在母船（17）上，伸缩气缸（66）通过连杆（60）与旋转气缸（14）相连，夹持电机（64）安装在伸缩气缸（66）末端的承载块（65）上，三个成120°安装的区块A安装在底盘（63）上，区块A由电机（67）、电机杆（68）、连杆（69）、顶撑气缸（71）、顶杆（72）、顶块（73）和夹持臂（70）组成，夹持臂（70）通过连杆（69）连在电机杆（68）上；所述姿态调整机构在无人艇（1）上升回到指定位置后，通过旋转气缸（14）、伸缩气缸（66）使三个区块A顶住船底中心，顶撑气缸（71）、电机（67）使得三对夹持臂（70）拖住船底，夹持电机（64）旋转带动无人艇（1）进行姿态微调，使船头指向母船（17）的侧面；所述姿态固定机构包括，支撑座（59）、液压缸（55）、顶杆（54）和固定杆（53）；液压缸（55）固定在支撑座（59）的端部，固定杆（53）通过顶杆（54）连接在液压缸（55）上，姿态固定机构通过液压缸（55）动作将经过姿态调整机构微调的无人艇（1）的姿态用固定杆（53）固定住；所述无人艇停放机构包括升降液压缸（58）、承重臂（57）和托船座（56），托船座（56）通过承重臂（57）连接在液压缸（58）上，液压缸（58）上升动作将经过姿态固定机构固定姿态后的无人艇（1）用托船座（56）托住，然后液压缸（58）下降，将无人艇（1）放置在活动台（27）上。

2.根据权利要求1所述的无人艇全自动布放回收系统，其特征在于：所述的无人艇布放系统（Ⅰ）由舱门开闭机构经升降机构连接一个推进机构构成；所述舱门开闭机构包括液压缸（30）、活动板甲（31）和活动板乙（32）；活动板乙（32）嵌入活动板甲（31）内，液压缸（30）与活动板甲（31）铰接；通过控制液压缸（30）的动作，推动活动板甲（31）完成船舱（80）的开闭；所述的升降机构包括液压缸（33）、传感器（26）、活动台（27）和承载板（28）；液压缸（33）支撑着承载板（28），活动台（27）位于承载板（28）上，无人艇（1）停放在活动台（27）上，液压缸（33）的动作带动着无人艇（1）升降；推进机构包括丝杠(18）、丝杠螺母副（19）、支撑座（20）、推动板（21）和放绳电机（22）；两个支撑座（20）固定在两个丝杠螺母副（19）上，推动板（21）嵌入在两个支撑座（20）中，放绳电机（22）固定在推动板（21）上，丝杠(18）可带动推动板（21）的移动；在接受到无人艇的布放信号后，舱门在液压缸（30）的作用下打开，液压缸（33）的动作带动着无人艇（1）升降至指定位置，丝杠（18）带动推动板（21）的移动将停放着无人艇（1）的活动台（27）沿内部有滑道的活动板甲（31）和活动板乙（32）推出，从而完成无人艇（1）的布放。

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