CN109436240A - 一种水下机器人回收用锥杆式对接牵引机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下机器人回收用锥杆式对接牵引机构，所述牵引机构包括对接锥杆(3)、夹持机构(4)、复位机构(5)、起吊座(6)、图像声纳系统(7)和牵引钢丝绳(8)，其中，所述对接锥杆(3)通过螺栓与水下机器人(1)尾部刚性相连；在起吊座(6)的圆周上均匀安装四套铰链固定的夹持机构(4)用于夹持对接锥杆(3)，每套夹持机构(4)对应位置安装有复位机构(5)确保对接锥杆(3)与起吊座(6)可靠对接，起吊座(6)的另一端通过牵引钢丝绳(8)与水面母船连接。本发明整体结构安全可靠，采用纯机械式机构，大大增加了整个装置的可靠性和安全性，能够实现海上复杂海况下的自动对接。

Description

一种水下机器人回收用锥杆式对接牵引机构
技术领域
本发明涉及水下机器人回收技术领域，尤其涉及是一种水下机器人回收用锥杆式对接牵引机构。
背景技术
随着海洋事业的不断发展，人类在海底的活动越来越频繁，水下机器人被广泛应用于军队、海岸警卫、海事、海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学研究等各个领域。
在深水作业的水下机器人，由于工作环境复杂多变具有不可预知性，水下机器人的回收一直是个难题。目前常采用的方法是抛弃下潜重块、定位信标等使机器人依靠自身的正浮力漂浮到水面，从而完成回收任务。
当水下机器人被渔网、海缆等缠住无法脱身时，上述方法将失去作用。因此研制一种不需要人员下船即可实现可靠回收水下机器人的机构，并开展相关的水下对接技术研究是十分迫切的和具有重要意义。
发明内容
为了解决水下机器人被渔网、海缆等缠住无法脱身时的应急回收作业的问题，本发明的目的在于提供一种水下机器人回收用锥杆式对接牵引机构。所述对接牵引机构在回收作业时能实现自动与水下机器人对接并具有拖拽牵引功能，采用纯机械式结构的自动对接，大大增加了整个装置的可靠性和安全性。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种水下机器人回收用锥杆式对接牵引机构，所述牵引机构包括对接锥杆3、夹持机构4、复位机构5、起吊座6、图像声纳系统7和牵引钢丝绳8，其中，所述对接锥杆3是中心带有通孔的圆锥体结构，对接锥杆3沿着机器人通讯用的铠装电缆2移至水下机器人1的尾部安装端面，并采用螺栓与机器人1尾部刚性相连成一体；起吊座6中间带有通孔，且圆周上均匀安装四套铰链固定的夹持机构4用于夹持对接锥杆3；每套夹持机构4对应位置安装有可调张力的复位机构5，确保对接锥杆3与起吊座6可靠对接，起吊座6的另一端通过牵引钢丝绳8与水面母船连接；图像声纳系统7将水下对接的实时情况传输至水面母船的控制中心。
进一步地，所述对接锥杆3的带锥度一端设有两个限位环型凹槽，提高接锥杆3被夹持机构4夹持的可靠性。
进一步地，所述夹持机构4包括端部抓手9及销钉10，端部抓手9一端与起吊座6采用销钉10铰接，背部由可调张紧力的复位机构5抵压，用于卡扣对接锥杆3的限位环型凹槽。
进一步地，所述复位机构5包括顶杆11、压簧12、移动螺母13及微调螺杆14，所述顶杆11前端抵压在端部抓手9的背部，顶杆11后端设有微调螺杆14，顶杆11和微调螺杆14之间设有压簧12和移动螺母13。
本发明的工作原理如下：所述牵引机构包括对接锥杆3、夹持机构4、复位机构5、起吊座6及牵引钢丝绳8等组件。水下机器人下水之前，对接锥杆3通过螺栓与水下机器人1尾部刚性相连；在起吊座6的圆周上90°均布安装四套铰链固定的夹持机构4，如图2所示，用于夹持对接锥杆3的环型凹槽，每套夹持机构对应位置安装有复位机构5，如图3所示，通过微调螺杆推动移动螺母实现压簧压力大小调节，确保对接锥杆与起吊座的可靠对接；起吊座的另一端通过牵引钢丝绳与水面母船连接，当对接锥杆与起吊座可靠对接后，由水面母船上的工作人员启动卷扬机，通过牵引钢丝绳将被渔网、海缆等缠住无法脱身的水下机器人应急拖回母船甲板上；在母船甲板上，手动拆除夹持机构抓手的固定销钉，实现锥杆式对接牵引机构的解脱。所述的对接机构起吊端采用牵引钢丝绳结构设计，可以直接和水面母船上的吊车、卷扬机等设备连接，避免了改造吊车的工作，同时能够实现海上复杂海况下的自动对接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)本发明整体结构安全可靠，采用纯机械式机构，大大增加了整个装置的可靠性和安全性，能够实现海上复杂海况下的自动对接。(2)本发明易于安装和使用，起吊部分采用牵引钢丝绳，可以直接和水面母船上的吊车、卷扬机等设备连接，避免了改造吊车的工作。(3)本发明兼容性好，能够实现同一套装置对水下机器人布放和应急回收。
附图说明
图1为本发明对接机构结构示意图；
图2为所述夹持机构结构示意图；
图3为所述起吊座外观示意图；
图4为所述复位机构结构示意图；
图5为水下机器人工作示意图；
图6为启动援救被困机器人示意图；
图7为对接机构布放示意图；
图8为本发明对接的工作流程示意图；
图9为水下机器人拖拽示意图；
图中标记：1—水下机器人，2—通讯铠装电缆，3—对接锥杆，4—夹持机构，5—复位机构，6—起吊座，7—图像声纳系统，8—牵引钢丝绳，9—端部抓手，10—销钉，11—顶杆，12—压簧，13—移动螺母，14—微调螺杆，15—控制中心。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换，均落入本发明的保护范围。
实施例1
如图1～图3所示，本实施例对接结构包括对接锥杆3、夹持机构4、复位机构5、起吊座6，图像声纳系统7及牵引钢丝绳8，其中，水下机器人下水前，对接锥杆3通过螺栓与水下机器人1尾部刚性相连成一体；起吊座6的圆周上90°分布安装四套铰链固定的夹持机构4，用于夹持对接锥杆3的环型凹槽，每套夹持机构4对应位置安装有复位机构5，通过调整复位机构5中的微调螺杆14，推动移动螺母13调节压簧12张力大小，进而调节顶杆11的位移，确保对接锥杆3与起吊座6可靠对接，起吊座6的另一端通过牵引钢丝绳6与水面母船连接；对接锥杆3的带锥度一端分别设有两个限位环型凹槽，提高接锥杆3被夹持机构4夹持的可靠性。
夹持机构4包括4个形状、结构完全相同的端部抓手9，用于抓紧对接锥杆3限位环型凹槽，四个端部抓手9的端部与起吊座6用销钉10铰接固定，端部抓手9背部由复位机构5的顶杆11抵压。
如图4所示，复位机构5包括4个形状、结构完全相同的弹簧压力微调机构和顶杆11，弹簧压力微调机构用于调整顶杆11抵压夹持机构4的端部抓手9复位。弹簧压力微调机构包括微调螺杆14、压簧12和移动螺母13。所述顶杆11后端设有微调螺杆14，顶杆11和微调螺杆14之间设有压簧12和移动螺母13。
所述水下机器人回收用锥杆式对接牵引机构的作业流程如下：
(1)如图5所示，水下机器人下水作业前，在母船甲板上，将中心带有通孔的对接锥杆3沿着机器人通讯用的铠装电缆2移至水下机器人1的尾部安装端面，并采用螺栓与机器人1尾部刚性相连成一体，在母船起重机的吊装下入水作业。
(2)如图6所示，当水下机器人被渔网、海缆等缠住无法脱身时，母船控制中心15启动援救措施。母船上的绕缆机构，通过机器人通讯用的铠装电缆2拖拽水下机器人，与水平方向成θ角(θ的大小由铠装电缆的抗拉强度、下潜深度等因素综合计算得出)。
(3)如图7所示，将对接牵引机构沿着铠装电缆2下放，滑向对接锥杆3(设计实现对接牵引机构的重力远大于浮力与水阻力之和)。
(4)如图8(a)、8(b)、8(c)和8(d)所示，在重力作用下，起吊座6中央设有通孔，沿着铠装电缆与对接锥杆3发生斜碰撞击运动。
(5)如图9所示，图像声纳系统7将水下对接的实时情况传输至水面母船的控制中心，当对接成功后，母船上的起重机通过牵引钢丝绳8将被渔网或海缆等缠住无法脱身的水下机器人强力拖拽上岸。
(6)当水下机器人吊回至母船甲板上的托架后，手动拆除夹持机构端部抓手9的固定销钉10，实现锥杆式对接牵引机构与水下机器人的解脱。

Claims (4)

1.一种水下机器人回收用锥杆式对接牵引机构，其特征在于：所述牵引机构包括对接锥杆(3)、夹持机构(4)、复位机构(5)、起吊座(6)、图像声纳系统(7)和牵引钢丝绳(8)，其中，所述对接锥杆(3)是中心带有通孔的圆锥体结构，对接锥杆(3)沿着机器人通讯用的铠装电缆(2)移至水下机器人(1)的尾部安装端面，并采用螺栓与机器人(1)尾部刚性相连成一体；起吊座(6)中间带有通孔，且圆周上均匀安装四套铰链固定的夹持机构(4)用于夹持对接锥杆(3)；每套夹持机构(4)对应位置安装有可调张力的复位机构(5)，确保对接锥杆(3)与起吊座(6)可靠对接，起吊座(6)的另一端通过牵引钢丝绳(8)与水面母船连接；图像声纳系统(7)将水下对接的实时情况传输至水面母船的控制中心。
2.如权利要求1所述的水下机器人回收用锥杆式对接牵引机构，其特征在于：所述对接锥杆(3)的带锥度一端设有两个限位环型凹槽，提高接锥杆(3)被夹持机构(4)夹持的可靠性。
3.如权利要求1所述的水下机器人回收用锥杆式对接牵引机构，其特征在于：所述夹持机构(4)包括端部抓手(9)及销钉(10)，端部抓手(9)一端与起吊座(6)采用销钉(10)铰接，端部抓手(9)背部由可调张紧力的复位机构(5)抵压，用于卡扣对接锥杆(3)的限位环型凹槽。
4.如权利要求3所述的水下机器人回收用锥杆式对接牵引机构，其特征在于：所述复位机构(5)包括顶杆(11)、压簧(12)、移动螺母(13)及微调螺杆(14)，所述顶杆(11)前端抵压在端部抓手(9)的背部，顶杆(11)后端设有微调螺杆(14)，顶杆(11)和微调螺杆(14)之间设有压簧(12)和移动螺母(13)。
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