CN109733569A - 一种水下机器人自救装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种水下机器人自救装置。包括耐水压的电子仓，设置于电子仓内的控制模块，安装在电子仓外的悬挂释放机构；悬挂释放机构的组成包括位于电子仓内部且穿过电子仓壁的一对吸引磁装置和一对排斥磁装置，电磁铁的与控制模块的电源相连，两根铰接在电子仓外的吸引杠，吸引杠的非铰接端设置有吸盘，吸盘的位置与吸引磁装置的位置相对，排斥磁装置外设置定深自救装置，定深自救装置上固定承重杆定位块，承重杆的一端固定在承重杆定位块上，吸引杠上有承重杆卡槽，电子仓外设置有自锁挡销。且还包括浮力球，浮力球具有向上的浮力，本发明承受载荷大、重量轻、体积小，安装简单，成本低，易于检测和控制，控制精度高，在预先确定的海洋深度里都能够适用和可行。

Description

一种水下机器人自救装置

(一)技术领域

本发明涉及的是一种水下机器人、水下工程机械及水下装备。具体地说是一种水下机器人自救装置。

(二)背景技术

智能水下机器人(AUV)是无人水下机器人(UUV)的一种。无人水下航行器技术无论在军事上、还是民用方面都已不是新事物，其研制始于20世纪50年早期民用方面主要用于水文调查、海上石油与天然气的开发等，军用方面主要用于打捞试验丢失的海底武器(如鱼雷)，后来在水雷战中作为灭雷具得到了较大的发展。20世纪80年代末，随着计算机技术、人工智能技术、微电子技术、小型导航设备、指挥与控制硬件、逻辑与软件技术的突飞猛进，自主式水下航行器得到了大力发展。由于AUV摆脱了系缆的牵绊，在水下作战和作业方面更加灵活，该技术日益受到发达国家军事海洋技术部门的重视。

智能水下机器人(AUV)工作时完全脱离母船和岸基，深海作业环境是非常恶劣的，常面临着各种各样的危险。而且智能水下机器人是投入大量的人力、物力和财力的高技术的集成体，每次实验或作业所获得的资料或数据具有极大价值，很多时候都涉及国家机密。如果因故障造成机器人失事沉入海底或丢失，将会造成极大损失，对海洋开发和研究的影响也是非常大的，因此，机器人的自救系统也成为机器人的关键设备之一。而水下机器人自救装置则是自救系统的重要组成部分。

水下机器人自救装置是一个可在水下环境通过操作释放载荷的装置。水下机器人、水下工程机械和其它水下装备在作业中会遇到各种突发事件而发生故障，或者在作业完毕后需要自行重新浮上水面。为了进行自救(或自回收)，

水下机器人自救装置是远程操作的，如此的远程操作可以通过应用压力补偿电动马达和螺线管，易爆装置，可溶线或金属，或从支撑线上抛掉重载而完成。但是前面的技术系统由于包含了诸如要求太多能源，难于密封或过于笨重等缺点而难于被应用在常规的需求中。比如水，深海压力和盐这些要求结合起来使得执行操作的电机和螺线圈相当昂贵，并且常常是不可靠的。失电磁铁是可靠的，但是都非常的昂贵，而且有危险。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种承受载荷大、重量轻、体积小，安装简单，易于检测和控制，控制精度高的水下机器人自救装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的水下机器人自救装置包括一个耐水压的电子仓，设置于电子仓内的控制模块，安装在电子仓外的悬挂释放机构；所述的悬挂释放机构的组成包括位于电子仓内部且穿过电子仓壁的一对吸引磁装置和一对排斥磁装置，电磁铁的与控制模块的电源相连，两根铰接在电子仓外的吸引杠，吸引杠的非铰接端设置有吸盘，吸盘的位置与吸引磁装置的位置相对，排斥磁装置外设置定深自救装置，定深自救装置上固定承重杆定位块，承重杆的一端固定在承重杆定位块上，吸引杠上有承重杆卡槽，电子仓外设置有自锁挡销。

本发明还可以包括：

1、电子仓外固定有两根定位导向杆。

2、承重杆定位块上有用于加配重的螺纹孔。

3、自锁挡销定位块固定在电子仓底部，自锁挡销铰接安装在自锁挡销定位块上，自锁挡销上套装自锁挡销套筒，自锁挡销套筒连接自锁挡销拉簧，自锁挡销套筒与自锁挡销定位块上又相互配合的插头与插口。

本发明的自救装置是基于杠杆原理设计了自救装置的基本组件，能够满足在水下4000米工作的需要，同时在水下机械大变化的速度行驶与工作状态下顺利释放压载等抛弃物，具有两次抛载功能，采用电磁驱动释放为第一选择，失电磁铁驱动释放作为第二级保险的方案，使自救装置具有多级驱动保险，很好的提高了装置的可靠性。采用电磁类驱动提供了一个相对便宜，承受载荷大、重量轻、体积小，安装简单，易于检测和控制，且控制精度高，而且在预先确定的海洋深度里都能够适用和可行的水下机器人自救装置。

水下机器人带有带绳浮力球，正常工作状态收缩在机体内，如果出现意外可以在母船上发出声音触发该装置释放带绳浮力球，或者设置触发条件，当满足该条件的时候自动释放带绳浮力球。浮球拖带绳子上浮水面，再用新的高强度脐带缆连接固定工具，固定工具在重力作用下沿着该细绳下滑到机器人附近，使用工具上连接的摄像头观察机器人，将套接工具连接到机器人的固定连接点，使工具与机器人连接牢固，拖带上浮水面。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)采用杠杆机构作为承载方式，使装置具有结构小，承受载荷大，连接可靠、装卸方便的优点。

(2)装置唯一的力量是来自于密封舱内的电磁铁，它成本低，功耗小，磁力大，并具有可调换的特点。

(3)采用小型化、轻量化、独立结构设计，与水下机器人或水下机械装备本体之间采用螺栓连接，安装灵活、方便。

(4)同时具有机械释放和失电磁铁释放压载的双重保险功能，且彼此相互独立，增加了自救装置可靠性。

(5)密封舱外部没有压力防护处理的要求，释放固定装置全部都是机械，并且大部分是由铝制作的，这样可以减少总体重量。

(6)机构多数部件采用高强度铝制作，解决了有铁锈和电解的问题。螺栓都是用镍或者铬合金。而且密封舱壁都是用不被磁化的、耐海水腐蚀铝做成的，外表进行了表面硬质阳极氧化处理，增加了表面硬度和抗海水腐蚀能力。、

(7)成本较低。

(四)附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是自救装置未装压载时各部件位置视图；

图3是图2的仰视图；

图4是安装压载时初始位置视图；

图5是吸引磁装置和失电磁铁在电子舱内的布局。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，本发明的水下机器人自救装置包括一个耐水压的电子仓1，密封舱的舱壁约17mm厚的高强度铝做成，使得自救装置能够应用于4000米深的环境，控制模块2位于电子舱内，一套安装在电子仓 1外的杠杆机构3，压载20通过自锁挂钩4挂在杠杆机构3上。

水下机器人带有带绳浮力球，正常工作状态收缩在机体内，如果出现意外可以在母船上发出声音触发该装置释放带绳浮力球，或者设置触发条件，当满足该条件的时候自动释放带绳浮力球。浮球拖带绳子上浮水面，再用新的高强度脐带缆连接固定工具，固定工具在重力作用下沿着该细绳下滑到机器人附近，使用工具上连接的摄像头观察机器人，将套接工具连接到机器人的固定连接点，使工具与机器人连接牢固，拖带上浮水面。

结合图2和图3，当未挂压载20时，吸引磁装置15没有通电，吸引磁装置15位于电子仓1内部，且穿过电子仓1壁以提供磁力。吸引杠9通过吸引杠定位块10固定在电子仓1外，吸引杠定位块10与电子仓1靠螺栓联结。通电吸引磁装置15吸引吸引杠9上的吸盘14。压载20通过自锁挂钩4挂在承重杆11上，承重杆11通过承重杆定位块12与定深自救装置13连接，吸引杠9与承重杆11组成了杠杆机构的核心部件，失电磁铁17穿过电子仓1的舱壁，吸引定深自救装置 13的顶部，失电磁铁17的与控制模块2的电源相连，置于电子仓1 内，吸引磁装置15与电子仓1之间靠电磁铁密封圈18密封，且电磁铁密封圈18靠电磁铁密封挡圈19压紧，电磁铁密封挡圈19与电子舱壁靠螺钉联结。失电磁铁17与电子仓1之间密封与吸引磁装置15密封相同。压载20的定位导向杆16靠螺纹固定在电子仓1底部。

未装压载时，自锁挡销5自然打开，自锁挡销套筒6在自锁挡销拉簧7作用下，可以实现拉伸与收缩。自锁挡销5与自锁挡销定位块 8靠螺栓连接，自锁挡销定位块8靠螺栓固定在电子仓1底部。吸引杠9自然打开，带吸盘14端搭在自锁挡销5上，吸盘14与吸引杠9 靠螺栓联结，吸引杠9打开的角度，能够满足承重杆11在平衡位置时进入到吸引杠9的开槽内。承重杆11靠螺纹与承重杆定位块12固定，承重杆定位块12另一端有螺纹孔，可以加配重，以保证承重杆11在平衡情况下，能够停留在吸引杠9的开槽内。承重杆定位块12与定深自救装置13靠螺栓联结。

操作安装压载20的的情况如图4所示，当需要安装压载20时，拉动自锁挡销套筒6，将自锁挡销5压至水平位置，松开自锁挡销套筒6使其固定端进入自锁挡销定位块8的固定槽内，此时吸引杠9在自锁挡销5的作用下处于水平位置，端部的吸盘14与吸引磁装置15 完全接触，承重杆11的端部位于吸引杠9的开槽内。可自锁挂钩4 与压载20靠螺栓19联结固定。将压载20上的定位导向孔对准导向定位杆16推动压载，当自锁挂钩4与承重杆11接触时，自锁挂钩组件一21绕销轴23向下转动，当承重杆11完全进入到自锁挂钩组件二 22内时，自锁挂钩组件一21在拉簧24的作用下恢复到初始位置，自锁挂钩4可以实现自锁，拉簧24两端分别固定在自锁挂钩组件一21 和自锁挂钩组件二22上。当两块压载20安装完毕后，通过控制模块2对吸引磁装置15通电，然后拉动自锁挡销套筒6，使自锁挡销套筒 6固定端与自锁挡销定位块8的固定槽分开，并将自锁挡销5放至初始自然打开的位置。

操作释放压载20时，由控制模块2控制对吸引磁装置15的断电，吸盘14与吸引磁装置15分离，则吸引杠9向下旋转，被自锁挡销5 挡住，承重杆11从吸引杠9的开槽内分离，自锁挂钩4和压载20沿承重杆11滑落。此时自锁挡销5打开的角度与电子仓1底面成28度，吸引杠9的打开角度大于42度，以保证承重杆11顺利打开，并且在平衡位置时承重杆11一端仍能够在吸引杠9的开槽内，以便下次安装。当控制吸引磁装置15失灵时，控制模块2将控制失电磁铁17通电，将定深自救装置13，承重杆定位块12，承重杆11，自锁挂钩4和压载20一同抛出。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种水下机器人自救装置，包括一个耐水压的电子仓，设置于电子仓内的控制模块，安装在电子仓外的悬挂释放机构；其特征是：所述的悬挂释放机构的组成包括位于电子仓内部且穿过电子仓壁的一对吸引磁装置和一对排斥磁装置，电磁铁与控制模块的电源相连，两根铰接在电子仓外的吸引杠，吸引杠的非铰接端设置有吸盘，吸盘的位置与吸引磁装置的位置相对，排斥磁装置外设置定深自救装置，定深自救装置上固定承重杆定位块，承重杆的一端固定在承重杆定位块上，吸引杠上有承重杆卡槽，电子仓外设置有自锁挡销，还包括浮力球，所述浮力球通过绳索与所述电子仓可释放连接。

2.根据权利要求1所述的水下机器人自救装置，其特征是：电子仓外固定有两根定位导向杆。

3.根据权利要求1或2所述的水下机器人自救装置，其特征是：承重杆定位块上有用于加配重的螺纹孔。

4.根据权利要求1或2所述的水下机器人自救装置，其特征是：自锁挡销定位块固定在电子仓底部，自锁挡销铰接安装在自锁挡销定位块上，自锁挡销上套装自锁挡销套筒，自锁挡销套筒连接自锁挡销拉簧，自锁挡销套筒与自锁挡销定位块上有相互配合的插头与插口。

5.根据权利要求3所述的水下机器人自救装置，其特征是：自锁挡销定位块固定在电子仓底部，自锁挡销铰接安装在自锁挡销定位块上，自锁挡销上套装自锁挡销套筒，自锁挡销套筒连接自锁挡销拉簧，自锁挡销套筒与自锁挡销定位块上有相互配合的插头与插口。