CN110667777A - 一种应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置及其布放方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置，包括：车架机体，其上固定有电控箱，电机以及可伸缩移动的置放平台组件；伸长支撑机构，其与所述车架机体通过旋转副连接，其可沿长度方向延伸延长，所述支撑机构靠近车架机体的一端固定有定滑轮，所述支撑机构长度方向上的两端固定有滑索；滑动装置，其套在所述滑索上且可沿所述滑索滑动，所述滑动装置的一端与牵引绳连接，所述牵引绳的另一端通过所述定滑轮固定在所述电机上；释放机构，其固定连接所述滑动装置底部。还公开了一种滑索式可折叠布放装置的布放方法，该采用可折叠机构，结构紧凑，可以实现水下机器人从船基或岸基到水面的稳定快速布放。

Description

一种应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置及其布放 方法

技术领域

本发明涉及水下机器人的布放技术领域，并且涉及一种应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置及其布放方法。

背景技术

水下机器人是进行海洋环境探索的重要工具与平台，而水下机器人由船基或岸基入水的布放工作亦是保证水下机器人工作性能的重要一环。目前，常用的布放装置一般借助于船上的吊机，从而使用绳索或其他机械结构将水下机器人吊入水中，这种布放方式较为简单，并不需要布放装置具有很复杂的机械结构，然而，该种布放方式对船只的依赖性较强，需要船只具备吊机等工具，从而需要为布放操作专门配置带有吊机的船只，增加了布放的成本。

另外，目前也有一些自带滑轨的布放回收系统，其利用布放装置的滑轨完成布放回收工作，然而，滑轨通常为直线结构，这也就决定了所能布放的水下机器人需要外形为圆柱状结构，如水下滑翔机等，这样便使得布放回收装置的适用范围较窄，不利于对各种外形的水下机器人进行布放回收操作。

申请公布号为CN106240772A的专利申请公开了一种船基水下滑翔机布放回收系统及相应布放和回收方法，包括船基主体1、主回收滑道2、副回收滑道3、电动翻转机构4、电控箱5、套紧机构6、多传感器融合定位系统7、拖拽单元8、挂钩系统9。当布放水下滑翔机时，由工作人员控制遥控手柄，首先将主回收滑道伸出船基，然后主回收滑道相对船基主体翻转，接着副回收滑道伸出主回收滑道，当水下滑翔机入水后控制张合抱紧机构打开实现入水，完成布放过程。该船基水下滑翔机布放回收系统具有以下缺点：(1)水下机器人布放采用齿轮齿条啮合进而带动水下机器人向水面运动的方式，结构较为复杂，若船基距离水面较高则需大长度的齿条，增加了制作成本，同时也增加了齿条损坏更换的难度；(2)在水下机器人布放过程中，当主回收滑道本体绕翻转轴转动后，整个系统的重心将会向船只外侧转移，存在布放回收系统倾覆的风险；(3)此发明受自身滑道结构的限制，仅可布放回收圆柱状水下机器人，如水下滑翔机，适用范围较窄。

综上所述，目前亟需一种结构简单、移动方便、操作容易的布放装置来实现水下机器人的安全高效的布放过程。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置及其布放方法，该滑索式可折叠布放装置采用可折叠机构，结构紧凑，可以实现水下机器人从船基或岸基到水面的稳定快速布放。

本发明的技术方案为：

一种应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置，包括：

车架机体，其上固定有电控箱，电机以及可伸缩移动的置放平台组件；

支撑机构，其与所述车架机体通过旋转副连接，其可沿长度方向延伸延长，所述支撑机构靠近车架机体的一端固定有定滑轮，所述支撑机构长度方向上的两端固定有滑索；

滑动装置，其套在所述滑索上且可沿所述滑索滑动，所述滑动装置的一端与牵引绳连接，所述牵引绳的另一端通过所述定滑轮固定在所述电机上；

释放机构，其固定连接所述滑动装置底部。

优选地，所述车架机体包括：

底座；

方形支架台，所述方形支架台固定在所述底座上，所述电机和电控箱固定安装在所述方形支架台上；

两个三角支架，所述两个三角支架平行固定在所述方形支架台上，且两个三角支架顶端之间通过横杆连接。

优选地，所述置放平台组件包括：

置放平台，其一端通过旋转副连接在所述方形支架台；

第一伸缩推杆，其一端过旋转副连接在所述底座上，另一端通过旋转副连接在所述置放平台上。

优选地，所述伸长支撑机构包括：

第一固定架，第二固定架，所述第一固定架与第二固定架之间连接有滑索，所述定滑轮固定在所述第一固定架上；

伸长支架，其一端与所述第一固定架固定连接，另一端与所述第二固定架固定连接；

第二伸缩推杆，其一端通过旋转副连接于所述伸长支架，另一端通过旋转副连接于所述方形支架台。

优选地，所述伸长支架包括：

第一伸长架，第二伸长架，所述第一伸长架和所述第二伸长架之间通过合页连接，所述第一伸长架的另一端通过旋转副连接在所述车架机体，并且与第一固定架固定连接，所述第二伸长架的另一端与第二固定架连接。

本发明的伸长支撑机构采用可折叠机构，整体结构简单紧凑，伸长支撑机构伸展后可以实现水下机器人从船基或岸基到水面的稳定快速布放。

优选地，所述滑动装置包括壳体，所述壳体相对的两侧固定有牵引吊环和固定吊环，所述释放机构固定在所述固定吊环上；

所述壳体内固定有三个并排设置的滑轮，所述滑轮内均有与所述滑轮过渡配合的滚动轴承。

优选地，所述释放机构包括：

盖板，所述盖板上表面固定有4个连接吊环，所述盖板的下表面固定有连接板；所述连接板上固定有释放固定环和释放卡柱；

复位弹簧，所述复位弹簧用于控制所述释放固定环压缩和复位；

固定绳，其一端固定连接所述释放固定环，另一端固定连接释放卡柱。

本发明中，水下机器人与布放装置之间通过固定绳连接，使得布放装置不受水下机器人外形影响，提高了布放装置的适用范围。释放机构在水下机器人入水后触发，自动释放固定绳，完成布放过程，简化了布放流程，降低了布放工作的难度。该布放装置中，由柔性绳索连接水下机器人，适应海况能力较强，在船只晃动的情况下水下机器人不易滑落，降低了布放过程中水下机器人坠落的风险。

优选地，所述滑索式可折叠布放装置还包括：

配重箱，所述配重箱固定在所述方形支架台内。

本发明中，增加的配重箱能够保证布放过程中装置整体重心在船基或岸基一侧，防止布放装置发生倾覆，提高装置整体的安全性。

一种所述的滑索式可折叠布放装置的布放方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

布放准备工作：将滑索穿过滑动装置固定在第一固定架和第二固定架上，然后将牵引绳一端与电机连接，另一端与牵引吊环连接，接着将释放机构的连接吊环用固定绳与滑动装置的固定吊环进行连接，此时将第二伸长架伸展，再通过电控箱控制伸长架伸缩推杆伸出，使第二伸长架的外侧与水面相接触，接着控制电机旋转使得滑动装置位于置放平台的正上方，最后将水下滑翔机放置在置放平台上，用固定绳固定，并将固定绳一端连接在释放固定环上，此时控制电机旋转使滑动装置沿滑索向上滑动一定距离，使得固定绳处于拉紧状态，这样固定绳另一端则可由释放卡柱锁定，至此完成布放准备工作；

布放过程：

首先由电控箱控制置放平台伸缩推杆缩短，为水下滑翔机的移动让出空间，接着控制电机旋转，使得滑动装置在滑索上向水面滑动，此时，固定绳处于张紧状态，固定绳的一端与固定吊环连接，另一端被释放卡柱锁定；当水下滑翔机运动至水面后，由于水下滑翔机初始入水状态为零浮力状态，所以固定绳此时松弛，释放固定环在复位弹簧的回复力下向上运动，带动释放卡柱亦向上运动，固定绳解除锁定，被释放卡柱锁定的一端从释放机构中滑落，从而完成布放工作，最后控制电机旋转使得滑动装置回到初始位置，控制置放平台伸缩推杆伸长，使得置放平台水平，为下次布放工作做好准备。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明采用可折叠机构，整体结构简单紧凑，伸长架伸展后可以实现水下机器人从船基或岸基到水面的稳定快速布放；水下机器人与布放装置之间通过绳索连接，使得布放装置不受水下机器人外形影响，提高了布放装置的适用范围；本发明中包含配重箱，保证布放过程中装置整体重心在船基或岸基一侧，防止布放装置发生倾覆，提高装置整体的安全性；本发明释放机构在水下机器人入水后触发，自动释放绳索，完成布放过程，简化了布放流程，降低了布放工作的难度；本发明中由柔性绳索连接水下机器人，适应海况能力较强，在船只晃动的情况下水下机器人不易滑落，降低了布放过程中水下机器人坠落的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是滑索式可折叠布放装置的结构示意图；

图2是滑动装置的结构示意图；

图3是滑动装置的剖面图；

图4是释放机构的结构示意图；

图5是释放机构的剖面图；

图6是滑索式可折叠布放装置处于折叠状态示意图；

图7是滑索式可折叠布放装置处于工作状态示意图；

图中：1车架机体；2置放平台；3置放平台伸缩推杆；4电控箱；5电机；6配重箱；7定滑轮；8第一固定架；9牵引绳；10伸长架伸缩推杆；11滑索；12滑动装置；13释放机构；14固定绳；15第一伸长架；16合页；17第二伸长架；18第二固定架；12-1牵引吊环；12-2壳体；12-3螺栓；12-4固定吊环；12-5滑轮；12-6滚动轴承；13-1连接吊环；13-2盖板；13-3释放机构壳体；13-4释放固定环；13-5连接板；13-6复位弹簧；13-7释放卡柱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

如图1～5所示，本实施例提供的应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置包括：车架机体1、置放放平台2；置放平台伸缩推杆3；电控箱4；电机5；配重箱6；定滑轮7；第一固定架8；牵引绳9；伸长架伸缩推杆10；滑索11；滑动装置12；释放机构13；固定绳14；第一伸长架15；合页16；第二伸长架17；第二固定架18。

车架机体1包括一个底座、方形支架台和两个三角支架，其中，方形支架台固定在底座上，两个三角支架平行固定在所述方形支架台上，且两个三角支架顶端之间通过横杆连接。

电控箱4和电机5固定安装在方形支架台上，电控箱4分别控制电机5的正反旋转、置放平台伸缩推杆3的伸长与缩短以及伸长架伸缩推杆10的伸长与缩短。配重箱6固定在方形支架台内，可以保持布放装置整体的重心。置放平台2的一端与方形支架台通过旋转副连接，另一端通过置放平台伸缩推杆3支撑在底座上，置放平台2在置放平台伸缩推杆3的带动下进行一定角度的旋转。

伸长支撑机构包括第一固定架8，第二固定架18，第一伸长架15，第二伸长架17以及合页16，其中，第一固定架8的一端连接车架机体的横杆，另一端与第一伸长架15连接，第一伸长架15的另一端通过合页16与第二伸长架17连接，第二伸长架17的另一端与第二固定架18连接。第一固定架8与第二固定架18之间固定有滑索11，第一固定架8上还固定有定滑轮7。伸长架伸缩推杆10的一端固定在方形支架台。另一端支撑在第一伸长架15上。

滑动装置12包括壳体12-2，壳体12-2相对的两侧固定有牵引吊环12-1和固定吊环12-4，滑索11穿过牵引吊环12-1，释放机构13固定在固定吊环12-4上；壳体12-2内固定有三个并排设置的滑轮12-5，滑轮12-5内均有与所述滑轮过渡配合的滚动轴承12-6。

牵引绳9一端固定在电机5上，另一端经过定滑轮7固定在牵引吊环12-1上。

释放机构13包括盖板13-2，盖板13-2上表面固定有4个连接吊环13-1，盖板13-2，的下表面固定有连接板13-5，连接板13-5上固定有释放固定环13-4和释放卡柱13-7；还包括复位弹簧13-6，复位弹簧13-6用于控制释放固定环13-4压缩和复位；固定绳14一端固定连接释放固定环13-4，另一端固定连接释放卡柱13-7，此外，释放机构13还包括一个释放机构壳体13-3，其中，13-6复位弹簧、13-7释放卡柱以及释放固定环13-4容纳在释放机构壳体13-3内。

电机5通过带动牵引绳9控制水下机器人布放时滑动的位置，并且牵引绳9通过定滑轮7改变拉力方向；滑动装置12中牵引吊环12-1与牵引绳9连接，滑索11穿过滑动装置12的牵引吊环12-1使得滑动装置12可以在滑索11上进行滑动；滑索11的两端分别固定在第一固定架8和第二固定架18上；释放机构13通过4个连接吊环13-1与滑动装置12的固定吊环12-4由绳索进行连接，随着滑动装置12进行移动，在释放机构13中释放固定环13-4与释放卡柱13-7通过连接板13-5进行连接，释放固定环13-4同时连接固定绳14的一端，复位弹簧13-6在释放固定环13-4受到水下机器人拉力时处于压缩状态，失去拉力时使得释放固定环13-4恢复原位，释放卡柱13-7用于锁定固定绳14的另一端，当释放固定环13-4受到水下机器人拉力时释放卡柱13-7锁定固定绳14，失去拉力时释放固定绳14并在复位弹簧13-6的带动下恢复原位；第一伸长架15与车架机体1之间通过旋转副进行连接，可以在伸长架伸缩推杆10的带动下进行一定角度的旋转，第一伸长架15与第二伸长架17之间通过合页16进行连接，第二伸长架17可以通过合页16折叠在第一伸长架15上。

以布放水下滑翔机为例说明水下机器人的布放方式。上述滑索式可折叠布放装置的布放过程为：

在布放工作开始前，布放装置处于折叠状态，如图6所示，此时可将布放装置推至岸边或船边，开始布放前准备工作。

准备工作：首先，将滑索11穿过滑动装置12固定在第一固定架8和第二固定架18上，然后将牵引绳9一端与电机5连接，另一端与牵引吊环12-1连接，接着将释放机构13的连接吊环13-1用固定绳14与滑动装置12的固定吊环12-4进行连接，此时将第二伸长架17伸展，再通过电控箱4控制伸长架伸缩推杆10伸出，使第二伸长架17的外侧与水面相接触，接着控制电机5旋转使得滑动装置12位于置放平台2的正上方，最后将水下滑翔机放置在置放平台2上，用固定绳14固定，并将固定绳14一端连接在释放固定环13-4上，此时控制电机5旋转使滑动装置12沿滑索11向上滑动一定距离，使得固定绳14处于拉紧状态，这样固定绳另一端则可由释放卡柱13-7锁定，至此完成布放准备工作。

布放过程：

首先由电控箱4控制置放平台伸缩推杆3缩短，为水下滑翔机的移动让出空间，接着控制电机5旋转，使得滑动装置12在滑索11上向水面滑动，如图7所示，此时，固定绳14处于张紧状态，固定绳14的一端与固定吊环12-4连接，另一端被释放卡柱13-7锁定。当水下滑翔机运动至水面后，由于水下滑翔机初始入水状态为零浮力状态，所以固定绳14此时松弛，释放固定环13-4在复位弹簧13-6的回复力下向上运动，带动释放卡柱13-7亦向上运动，固定绳14解除锁定，被释放卡柱13-7锁定的一端从释放机构13中滑落，从而完成布放工作，最后控制电机5旋转使得滑动装置回到初始位置，控制置放平台伸缩推杆3伸长，使得置放平台2水平，为下次布放工作做好准备。

以上的滑索式可折叠布放装置采用滑索式布放方式，由于绳索为柔性结构，降低了布放过程中由于船只晃动而导致水下机器人坠落的风险；由电机带动绳索控制布放过程，传动机构简单，方便维护，并具有较低的成本。在布放装置船基部分安装有配重箱，保持在布放过程中整体重心在船内一侧，增强了系统可靠性和安全性。由于布放装置与水下机器人之间由绳索相连接，所以水下机器人的外形可为多种形状，有效提高了布放装置的适用范围。释放机构在水下机器人入水后自动触发，从而释放水下机器人，结构简单稳定，不需专门工作人员负责释放操作，简化了布放流程，降低了布放工作的难度并提高了布放工作的成功率。该布放装置为可折叠机构，方便布放装置整体的运输和存放。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置，其特征在于，包括：

车架机体，其上固定有电控箱，电机以及可伸缩移动的置放平台组件；

伸长支撑机构，其与所述车架机体通过旋转副连接，其可沿长度方向延伸延长，所述支撑机构靠近车架机体的一端固定有定滑轮，所述支撑机构长度方向上的两端固定有滑索；

滑动装置，其套在所述滑索上且可沿所述滑索滑动，所述滑动装置的一端与牵引绳连接，所述牵引绳的另一端通过所述定滑轮固定在所述电机上；

释放机构，其固定连接所述滑动装置底部。

2.如权利要求1所述的应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置，其特征在于，所述车架机体包括：

底座；

方形支架台，所述方形支架台固定在所述底座上，所述电机和电控箱固定安装在所述方形支架台上；

两个三角支架，所述两个三角支架平行固定在所述方形支架台上，且两个三角支架顶端之间通过横杆连接。

3.如权利要求2所述的应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置，其特征在于，所述置放平台组件包括：

置放平台，其一端通过旋转副连接在所述方形支架台；

第一伸缩推杆，其一端通过旋转副连接在所述底座上，另一端通过旋转副连接在所述置放平台上。

4.如权利要求2所述的应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置，其特征在于，所述伸长支撑机构包括：

第一固定架，第二固定架，所述第一固定架与第二固定架之间连接有滑索，所述定滑轮固定在所述第一固定架上；

伸长支架，其一端与所述第一固定架固定连接，另一端与所述第二固定架固定连接；

第二伸缩推杆，其一端通过旋转副连接于所述伸长支架，另一端通过旋转副连接于所述方形支架台。

5.如权利要求4所述的应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置，其特征在于，所述伸长支架包括：

第一伸长架，第二伸长架，所述第一伸长架和所述第二伸长架之间通过合页连接，所述第一伸长架的另一端通过旋转副连接在所述车架机体，并且与第一固定架固定连接，所述第二伸长架的另一端与第二固定架连接。

6.如权利要求1所述的应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置，其特征在于，所述滑动装置包括壳体，所述壳体相对的两侧固定有牵引吊环和固定吊环，所述释放机构固定在所述固定吊环上；

所述壳体内固定有三个并排设置的滑轮，所述滑轮内均有与所述滑轮过渡配合的滚动轴承。

7.如权利要求1所述的应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置，其特征在于，所述释放机构包括：

盖板，所述盖板上表面固定有4个连接吊环，所述盖板的下表面固定有连接板；所述连接板上固定有释放固定环和释放卡柱；

复位弹簧，所述复位弹簧用于控制所述释放固定环压缩和复位；

固定绳，其一端固定连接所述释放固定环，另一端固定连接释放卡柱。

8.如权利要求2～7任一项所述的应用于水下机器人的滑索式可折叠布放装置，其特征在于，所述滑索式可折叠布放装置还包括：

配重箱，所述配重箱固定在所述方形支架台内。

9.一种权利要求1～8任一项所述的滑索式可折叠布放装置的布放方法，包括以下步骤：

布放准备工作：将滑索穿过滑动装置固定在第一固定架和第二固定架上，然后将牵引绳一端与电机连接，另一端与牵引吊环连接，接着将释放机构的连接吊环用固定绳与滑动装置的固定吊环进行连接，此时将第二伸长架伸展，再通过电控箱控制伸长架伸缩推杆伸出，使第二伸长架的外侧与水面相接触，接着控制电机旋转使得滑动装置位于置放平台的正上方，最后将水下滑翔机放置在置放平台上，用固定绳固定，并将固定绳一端连接在释放固定环上，此时控制电机旋转使滑动装置沿滑索向上滑动一定距离，使得固定绳处于拉紧状态，这样固定绳另一端则可由释放卡柱锁定，至此完成布放准备工作；

布放过程：

首先由电控箱控制置放平台伸缩推杆缩短，为水下滑翔机的移动让出空间，接着控制电机旋转，使得滑动装置在滑索上向水面滑动，此时，固定绳处于张紧状态，固定绳的一端与固定吊环连接，另一端被释放卡柱锁定；当水下滑翔机运动至水面后，由于水下滑翔机初始入水状态为零浮力状态，所以固定绳此时松弛，释放固定环在复位弹簧的回复力下向上运动，带动释放卡柱亦向上运动，固定绳解除锁定，被释放卡柱锁定的一端从释放机构中滑落，从而完成布放工作，最后控制电机旋转使得滑动装置回到初始位置，控制置放平台伸缩推杆伸长，使得置放平台水平，为下次布放工作做好准备。

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