CN110937087A - 一种auv水下布放与回收对接装置和对接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种AUV水下布放与回收对接装置和对接方法,属于无缆水下机器人技术领域。由主体支撑结构,导引灯阵,夹紧装置和限位固定装置组成。导引灯阵由两个大灯和两个小灯组成,大灯安装在主体支撑结构两端,小灯安装在主体支撑结构中间部分。夹紧装置位于主体支撑结构两端的内部,夹紧臂与连杆铰接,连杆与摆动杆铰接,摆动杆固定在电机轴上。限位固定装置由半圆柱翻盖,电磁铁,传动齿轮和电机组成。半圆柱翻盖安装在主体支撑结构中部下方,电磁铁安装在半圆柱翻盖中部边上,半圆柱翻盖两端为不完全齿轮结构,与传动齿轮相啮合,传动齿轮固定在电机轴上。本发明体积小,结构简单,可实现对AUV的快速有效的布放与回收。
Description
技术领域
本发明属于无缆水下机器人技术领域,具体涉及一种AUV水下布放与回收对接装置和对接方法。
背景技术
水下工程设备,水下机器人的一种。习惯称为自主式水下潜器(AutonomousUnderwater Vehicle,简称AUV)。
水下机器人主要分为两大类:一类是有缆水下机器人,习惯称为遥控潜器(RemoteOperated Vehicle,简称ROV);另一类是无缆水下机器人,习惯称为自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)。自主式水下机器人是新一代水下机器人,具有活动范围大、机动性好、安全、智能化等优点,成为完成各种水下任务的重要工具。例如,在民用领域,可用于铺设管线、海底考察、数据收集、钻井支援、海底施工,水下设备维护与维修等;在军用领域则可用于侦察、布雷、扫雷、援潜和救生等。由于无缆水下机器人具有活动范围不受电缆限制,隐蔽性好等优点,所以从60年代中期起,工业界和军方开始对无缆水下机器人发生兴趣。
AUV在海洋研究、生态监测等领域有着重要而广泛的应用。受体积和质量的限制,AUV携带的能源十分有限,对于长时间作业的AUV,必须通过支持平台对AUV进行布放和回收,以补充能源、传递信息和维护保障。利用水面船或空中进行布放回收,无法保证回收平台的隐蔽性,而且易受水面波浪的干扰,在复杂海况下无法对AUV进行回收。因此,在水下设置回收坞站,实现AUV的自主回收成为目前AUV研究的一个重要方向。目前运用于水下布放回收AUV的方式,主要有机械手抓捕,固定漏斗式对接,叉柱式捕捉对接,但存在机械结构复杂,体积庞大,对接成功率低等缺点,严重的限制了水下AUV布放与回收的快速性与安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供结构体积小,布放回收快速安全的一种AUV水下布放与回收对接装置和对接方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:
一种AUV水下布放与回收对接装置,AUV(19由主体支撑结构,导引灯阵,夹紧装置和限位固定装置四部分组成,主体支撑结构一端安装通信声纳16,另一端安装控制舱17;导引灯阵由两个大灯1和两个小灯5组成,大灯1安装在主体支撑结构两端,小灯5安装在主体支撑结构中间部分;夹紧装置位于主体支撑结构两端的内部,夹紧臂2与连杆12铰接,连杆12与摆动杆14铰接,摆动杆14固定在电机13轴上;限位固定装置由半圆柱滑盖7,电磁铁11,传动齿轮9和电机10组成,半圆柱滑盖7安装在主体支撑结构中部下方,电磁铁11安装在半圆柱翻盖中部边上,半圆柱滑盖7两端为不完全齿轮结构,与传动齿轮9相啮合,传动齿轮9固定在电机10轴上。
AUV(19两侧开有四个槽,夹紧臂2端部伸入槽内与AUV(19接触挤压,摄像机18安装在AUV(19腹部。
一种AUV水下布放与回收对接装置和对接方法,包括以下步骤:
步骤1:AUV未水下布放时,夹紧装置的摆动杆处于水平位置,与之相连的连杆和夹紧臂通过结构特点将AUV夹住,限位固定装置位于AUV上方,通过电磁铁将AUV固定住;
步骤2:AUV水下布放时,限位固定装置的传动齿轮由电机驱动转动,使与之啮合的半圆柱滑盖沿主体支撑结构的滑轨运动,运动到主体支撑结构的正下方,夹紧装置的摆动杆由电机驱动转动,带动连杆使夹紧臂转动,不再夹紧AUV,从而完成AUV的水下布放;
步骤3:AUV水下回收时,导引灯阵两端大灯为AUV提供视觉导引信息,AUV抵近时两小灯为AUV提供视觉导引信息,AUV坐落到主体支撑结构,限位固定装置的传动齿轮由电机驱动转动,使与之啮合的半圆柱滑盖沿主体支撑结构的滑轨运动,运动到主体支撑结构的正上方,半圆柱滑盖上的电磁铁与主体支撑结构上的电磁铁相吸,夹紧装置的摆动杆由电机驱动转动,带动连杆使夹紧臂转动,夹紧AUV,从而完成AUV的水下回收。
本发明的有益效果在于:
本发明采用限位固定装置与夹紧装置相结合,节省空间并实现了AUV的布放和回收。该装置设计简单,结构稳定,操作方便,易于实现AUV快速安全的布放和回收。
附图说明
图1为AUV布放回收对接装置俯视图;
图2为AUV布放回收对接装置主视图;
图3为限位固定装置示意图;
图4为夹紧装置示意图;
图5为AUV示意图;
图6为AUV布放回收对接装置示意图;
图7为AUV回收对接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
具体实施例一:
结合图1至图5,本发明包括主体支撑结构3,16,17,导引灯阵1,5,夹紧装置2,12,13,14,15和限位固定装置7,9,10,11四部分。主体支撑结构3一端安装通信声纳16,另一端安装控制舱17。导引灯阵由两个大灯1和两个小灯5组成,大灯1安装在主体支撑结构3两端,小灯5安装在主体支撑结构3中间部分。夹紧装置位于主体支撑结构3两端的内部,夹紧臂2与连杆12铰接,连杆12与摆动杆14铰接,摆动杆14固定在电机13轴上,由电机13驱动转动。限位固定装置由半圆柱滑盖7,电磁铁11,传动齿轮9和电机10组成。半圆柱滑盖7安装在主体支撑结构3中部下方,电磁铁11安装在半圆柱翻盖中部边上,半圆柱滑盖7两端为不完全齿轮结构,与传动齿轮9相啮合,传动齿轮9固定在电机10轴上,由电机10驱动转动。对AUV(19外形稍稍改造,即在AUV两侧扣四个槽,以便夹紧臂2端部伸入槽内将AUV(19夹紧,摄像机18安装在AUV19腹部。
本发明具有以下状态:
AUV水下布放时,如图3至图6所示,AUV未布放时,AUV位于主体支撑结构上,夹紧装置的摆动杆处于水平位置,与之相连的连杆和夹紧臂通过结构特点将AUV夹住。限位固定装置位于AUV上方,通过电磁铁相吸将AUV固定住。AUV布放时,限位固定装置的传动齿轮由电机驱动转动,使与之啮合的半圆柱滑盖沿主体支撑结构的滑轨运动,运动到主体支撑结构的正下方。夹紧装置的摆动杆由电机驱动转动,带动连杆使夹紧臂转动,不再夹紧AUV,AUV慢慢驶出回收装置,从而完成AUV的水下布放。
AUV水下回收时,如图3至图6所示,当AUV收到返航命令时,进入回收流程。AUV使用声纳进行定位,运动到回收点附近,此时导引灯阵两端大灯为AUV提供视觉导引信息,AUV调整好艏向以及水平相对误差后向下坐落。AUV抵近时两小灯为AUV提供视觉导引信息,AUV再次调节自身位姿信息后继续向下坐落。AUV坐落到主体支撑结构,限位固定装置的传动齿轮由电机驱动转动,使与之啮合的半圆柱滑盖沿主体支撑结构的滑轨运动,运动到主体支撑结构的正上方,半圆柱滑盖上的电磁铁与主体支撑结构上的电磁铁相吸。夹紧装置的摆动杆由电机驱动转动,带动连杆使夹紧臂转动,夹紧AUV,从而完成AUV的水下回收。
图3和图4分别为限位固定装置示意图和夹紧装置示意图。限位固定装置由半圆柱滑盖,电磁铁,传动齿轮和电机组成。半圆柱滑盖安装在主体支撑结构中部下方,电磁铁安装在半圆柱翻盖中部边上,半圆柱滑盖两端为不完全齿轮结构,与传动齿轮相啮合,传动齿轮固定在电机轴上,由电机驱动转动。夹紧装置位于主体支撑结构两端的内部,夹紧臂与连杆铰接,连杆与摆动杆铰接,摆动杆固定在电机轴上,由电机驱动转动。
图5为AUV示意图。AUV需要在两侧扣四个槽,摄像机安装在AUV腹部。
总体来说,本发明公开了一种多UUV布放回收对接装置,该装置可以实现AUV在水下安全,准确的布放和回收。
具体实施例二:
该装置可安装在母船背部或者圆柱状舱内,由四部分组成:主体支撑结构,导引灯阵,夹紧装置和限位固定装置。主体支撑结构一端安装通信声纳,另一端安装控制舱。导引灯阵由两个大灯和两个小灯组成,大灯安装在主体支撑结构两端,小灯安装在主体支撑结构中间部分。夹紧装置位于主体支撑结构两端的内部,夹紧臂与连杆铰接,连杆与摆动杆铰接,摆动杆固定在电机轴上,由电机驱动转动。限位固定装置由半圆柱滑盖,电磁铁,传动齿轮和电机组成。半圆柱滑盖安装在主体支撑结构中部下方,电磁铁安装在半圆柱翻盖中部边上,半圆柱滑盖两端为不完全齿轮结构,与传动齿轮相啮合,传动齿轮固定在电机轴上,由电机驱动转动。对AUV外形稍稍改造,即在AUV两侧扣四个槽,同时摄像机安装在AUV腹部。
本发明还包括这样一些结构特征:
AUV未水下布放时,夹紧装置的摆动杆处于水平位置,与之相连的连杆和夹紧臂通过结构特点将AUV夹住。限位固定装置位于AUV上方,通过电磁铁将AUV固定住。
AUV水下布放时,限位固定装置的传动齿轮由电机驱动转动,使与之啮合的半圆柱滑盖沿主体支撑结构的滑轨运动,运动到主体支撑结构的正下方。夹紧装置的摆动杆由电机驱动转动,带动连杆使夹紧臂转动,不再夹紧AUV,从而完成AUV的水下布放。
AUV水下回收时,导引灯阵两端大灯为AUV提供视觉导引信息,AUV抵近时两小灯为AUV提供视觉导引信息。AUV坐落到主体支撑结构,限位固定装置的传动齿轮由电机驱动转动,使与之啮合的半圆柱滑盖沿主体支撑结构的滑轨运动,运动到主体支撑结构的正上方,半圆柱滑盖上的电磁铁与主体支撑结构上的电磁铁相吸。夹紧装置的摆动杆由电机驱动转动,带动连杆使夹紧臂转动,夹紧AUV,从而完成AUV的水下回收。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种AUV水下布放与回收对接装置,其特征在于,AUV(19)由主体支撑结构,导引灯阵,夹紧装置和限位固定装置四部分组成,主体支撑结构一端安装通信声纳(16),另一端安装控制舱(17);导引灯阵由两个大灯(1)和两个小灯(5)组成,大灯(1)安装在主体支撑结构两端,小灯(5)安装在主体支撑结构中间部分;夹紧装置位于主体支撑结构两端的内部,夹紧臂(2)与连杆(12)铰接,连杆(12)与摆动杆(14)铰接,摆动杆(14)固定在电机(13)轴上;限位固定装置由半圆柱滑盖(7),电磁铁(11),传动齿轮(9)和电机(10)组成,半圆柱滑盖(7)安装在主体支撑结构中部下方,电磁铁(11)安装在半圆柱翻盖中部边上,半圆柱滑盖(7)两端为不完全齿轮结构,与传动齿轮(9)相啮合,传动齿轮(9)固定在电机(10)轴上。
2.根据权利要求1所述的一种AUV水下布放与回收对接装置,其特征在于,AUV(19)两侧开有四个槽,夹紧臂2端部伸入槽内与AUV(19)接触挤压,摄像机(18)安装在AUV(19)腹部。
3.一种AUV水下布放与回收对接装置和对接方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:AUV未水下布放时,夹紧装置的摆动杆处于水平位置,与之相连的连杆和夹紧臂通过结构特点将AUV夹住,限位固定装置位于AUV上方,通过电磁铁将AUV固定住;
步骤2:AUV水下布放时,限位固定装置的传动齿轮由电机驱动转动,使与之啮合的半圆柱滑盖沿主体支撑结构的滑轨运动,运动到主体支撑结构的正下方,夹紧装置的摆动杆由电机驱动转动,带动连杆使夹紧臂转动,不再夹紧AUV,从而完成AUV的水下布放;
步骤3:AUV水下回收时,导引灯阵两端大灯为AUV提供视觉导引信息,AUV抵近时两小灯为AUV提供视觉导引信息,AUV坐落到主体支撑结构,限位固定装置的传动齿轮由电机驱动转动,使与之啮合的半圆柱滑盖沿主体支撑结构的滑轨运动,运动到主体支撑结构的正上方,半圆柱滑盖上的电磁铁与主体支撑结构上的电磁铁相吸,夹紧装置的摆动杆由电机驱动转动,带动连杆使夹紧臂转动,夹紧AUV,从而完成AUV的水下回收。
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