CN111055981A - 一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于水下无人航行器研究领域，具体涉及一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统，由转轮机构，夹持机构，驱动机构，控制机构四部分组成，转轮机构由转盘和锥形引导罩组成，转盘上方设置有一流线型导流罩，流线型导流罩侧面开有圆孔，转盘中心设置有一贯穿孔洞，贯穿孔洞内部固定有控制机构，且贯穿孔洞两端固定有水密滑环，在该贯穿孔洞周围还均匀设置若干回收舱，回收舱侧面设置有数据接口，锥形引导罩小口径一侧穿过流线型导流罩侧面圆孔与回收舱相互配合；本发明能够使对接平台携带多种不同功能的水下航行器从而大大扩大了对接平台在水下进行的任务种类。

Description

一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统

技术领域

本发明属于水下无人航行器研究领域，具体涉及一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统。

背景技术

随着海洋资源开发和海防形势的变化,海洋利用区域不断扩大,并不断向深海、远海延伸,科技工作者开始致力于自主式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)的研究,目前已有很多不同种类的水下机器人应用到军事海洋技术、海洋科学技术考察、海底勘探、管路检修、海底打捞、油田勘探等多个工作领域。AUV通常要自带能源在水下工作,工作时间和航行距离都有限制,这就需要回收以补充能量、读取信息和维护保障。尤其在水下潜艇自带的小型AUV用于水下目标探测、信息搜索、运载物品或者AUV为潜艇提供预警支持时,AUV完成使命后需要及时回收到水下潜艇以提取资料。而一个搭载平台同时搭载多个AUV无疑会大大提高工作效率。但AUV本身出于使命任务、续航时间等设计因素的考虑，往往具有不同的外形、体积、重量等。

现有的回收系统包括水面起吊回收式、鱼雷管回收式、捕捉对接式、包容对接式、平台对接式对于多尺度AUV的回收问题还未解决。

发明内容

为了解决不同尺度水下航行器的回收问题，采取以下措施：通过转轮式结构和对接坞设计对不同尺度的水下航行器进行释放回收，水下航行器与回收系统之间通过水声通信编码确定与对接坞的一一对应关系，通过超短基线声呐引导进入对接坞实现回收，释放时解除锁定后AUV反推退出对接坞。从而保证了对接平台对多尺度水下机器人较强的自适应搭载能力。

本发明旨在解决现有技术中存在的没有一个回收装置可以一次回收多个AUV的技术问题。为此，本发明的一个目的在于提出多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统。

一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统，由转轮机构，液压杆，驱动机构，控制机构四部分组成，转轮机构由转盘3和锥形引导罩1组成，转盘3上方设置有一流线型导流罩6，流线型导流罩6侧面开有圆孔，转盘3中心设置有一贯穿孔洞，贯穿孔洞内部固定有控制机构，且贯穿孔洞两端固定有水密滑环，在该贯穿孔洞周围还均匀设置若干回收舱4，回收舱侧面设置有数据接口，锥形引导罩1小口径一侧穿过流线型导流罩6侧面圆孔与回收舱4相互配合；回收舱4的内壁设置有若干同侧液压杆，液压杆前端固定有压力传感器；驱动机构由轴承2和蜗轮蜗杆5组成，轴承2套在转盘3侧面的两端，蜗轮固定在转盘3侧面的中心，蜗杆穿过密闭壳体下半部分与蜗轮相互配合，密闭壳体下半部分与流线型导流罩6相互扣合；控制机构包括计算机、水声通信模块、压力传感器，水声通信模块与压力传感器通过导线与计算机连接，导线穿过水密滑环连接计算机和潜艇。

所述锥形引导罩1的材质为弹性材料，且其能够拆卸。

本发明的有益效果在于：

本发明能够使对接平台携带多种不同功能的水下航行器从而大大扩大了对接平台在水下进行的任务种类。当其搭载于科研平台时能扩大其科研范围，搭载于军用潜艇时能增强其作战水平及能力，克服了传统水下航行器回收装置仅能回收单一种类的水下航行器的缺点。

附图说明

图1为本发明的装置运转流程图；

图2为锥形引导罩示意图；

图3为导流罩示意图；

图4为密闭壳体下半部分示意图；

图5为本发明的整体装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

图中：1-锥形引导罩，2-轴承，3-转盘，4-回收仓，5-蜗轮蜗杆，6-导流罩。

本发明旨在解决现有技术中存在的没有一个回收装置可以一次回收多个AUV的技术问题。为此，本发明的一个目的在于提出多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统。

根据本发明的一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统，包括有转轮结构，夹持结构，驱动结构，控制结构，转轮结构包括引导罩和转盘。引导罩设计为可拆卸形式，损坏后可及时更换。转盘通过将现有的回收装置组合，以转动的形式实现空仓与AUV的对接，实现了对不同直径AUV的匹配。夹持结构采用液压结构，通过传感器探测固定情况，使得液压杆及时停止。该结构可将AUV固定在舱内，为数据和能量传输提供保障。驱动结构由轮盘外表面的轴承和蜗轮蜗杆结构组成，由潜艇供能。整个系统仅有蜗杆与潜艇连接，节约了空间。控制结构位于轮盘中心孔洞内，可控制轮盘转动，夹持装置开合，信息接口通断，内部导线通过防水滑环与潜艇连接。

另外，本发明提供的一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统还可以具有以下附加技术特征：

一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统，包括转轮结构，夹持结构，驱动结构，控制结构，所述转轮结构包括引导罩和转盘。夹持结构采用液压杆，安置有压力传感器。驱动结构由轴承和蜗轮蜗杆组成。控制结构包括计算机，无线接收模块，导线。

所述的转轮结构，转轮结构包括引导罩和转盘。引导罩为弹性材料，可拆卸形式。转盘以转动的形式实现空仓与AUV的匹配。

所述转轮结构，外围设置若干个的孔洞。居中设置直径一贯穿孔洞。

所述的转盘，外侧孔洞内设置液压杆，侧面设置无线数据接口。内侧孔洞内设置控制装置，两侧表面设置防水滑环。

所述的夹持结构，每个孔洞设置若干组同侧液压杆，每组若干个，液压杆前端设置压力传感器，埋设于转盘外侧孔洞表面。用以固定水下航行器。

所述的压力传感器，压力达到预设数值时，可传送信号，使得液压杆停止伸长。

所述的驱动结构，由轮盘外表面的双轴承和蜗轮蜗杆结构组成，蜗轮位于转盘中心，轴承分居两侧。由潜艇供能，仅蜗杆与对接平台连接。

所述的控制结构，通过防水滑环实现内部水密，可控制转盘转动，可控制液压杆伸缩，可控制数据接口通断。

所述的无线接收模块，可接收预回收水下航行器的信息，可接收对接平台指令。

所述的导线，从数据接口出发，经由控制装置伸出滑环，与对接平台连接。用于已回收水下航行器的能量传输及信息传递。

本发明旨在解决现有技术中存在的没有一个回收装置可以一次回收多个AUV的技术问题。为此，本发明的一个目的在于提出多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统。

根据本发明的一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统，包括有转轮结构，夹持结构，驱动结构，控制结构，转轮结构包括引导罩和转盘。引导罩设计为可拆卸形式，损坏后可及时更换。转盘通过将现有的回收装置组合，以转动的形式实现空仓与AUV的对接，实现了对不同直径AUV的匹配。夹持结构采用液压结构，通过传感器探测固定情况，使得液压杆及时停止。该结构可将AUV固定在舱内，为数据和能量传输提供保障。驱动结构由轮盘外表面的轴承和蜗轮蜗杆结构组成，由潜艇供能。整个系统仅有蜗杆与潜艇连接，节约了空间。控制结构位于轮盘中心孔洞内，可控制轮盘转动，夹持装置开合，信息接口通断，内部导线通过防水滑环与潜艇连接。

另外，本发明提供的一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统还可以具有以下附加技术特征：

一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统，包括转轮结构，夹持结构，驱动结构，控制结构。所述转轮结构包括引导罩和转盘。夹持结构采用液压杆，安置有压力传感器。驱动结构由轴承和蜗轮蜗杆组成。控制结构包括计算机，无线接收模块，导线。

本项目具体部分过程与现有的水下航行器存储释放装置，通过改进水下航行器存储仓设计以及数据交互端口的位置实现以上设想。海中待回收的水下航行器与控制结构结构通信，使得该装置开始工作。装置寻找到未回收水下航行器的仓位后，配有的蜗轮蜗杆机构5作为驱动装置用于控制轮盘3旋转方向及角度，调整位置到对应空仓4与锥形引导罩1对接，以便水下航行器能顺利进入收纳舱4。水下航行器通过识别对接平台回收舱前置超短基信标进入锥形引导罩1，再滑入仓内。此时仓中内置的可伸缩液压夹持装置开始伸长，将水下航行器固定在仓中靠近轮盘外侧的表面。当液压杆首端压力传感器探测到压力最大值时，传感器向控制结构发送信号，使液压杆停止，实现对AUV的固定。固定后的水下航行器与轮盘相切的侧表面预设的无线数据接口与轮盘内预设的数据接口相接触，实现数据交换及能量传输的功能。轮盘内的数据接口通过导线与潜艇连接，导线通过控制结构，从防水滑环中引出。

具体内容如下：

结合图1，一种对接平台搭载水下航行器回收释放装置主要包括：

对接平台搭载的回收装置1，对接平台搭载的释放装置2，两部分结构大部分可共用，共同组成对接平台搭载的水下航行器回收释放系统。

结合图2，安装与潜艇外侧的锥形引导罩用于引导海中航行的水下航行器在返回回收舱使能够在存在微小方位误差时2也能精准进入回收舱。

结合图3，图4轮盘结构外置的流线型导流罩能够有效地较小安装于潜艇上时在水下航行时带来的水阻。

同时结合图5，对接平台搭载的水下航行器回收释放系统的工作流程如下：

执行回收操作时：

第一步，水中待回收的水下航行器发出信号。有对接平台上搭载的超短基信标识别，经由中央控制系统处理后执行回收操作。

第二步，位于轮盘(图5-3)结构内的电子传感装置自动判别寻找可用的空仓，并将识别结果返回中央控制系统。

第三步，中央控制系统执行回收操作，驱动蜗轮蜗杆(图5-5)传动机构，带动空仓旋转并与锥形引导罩(图5-1)实现对接。

第四步，水中待回收的水下航行器经由锥形引导罩的引导后进入轮盘状回收舱(图5-4)。

第五步，位于舱内的传感器识别到空仓内成功进入水下航行器时，驱动液压夹持装置夹持水下航行器。

第六步，位于舱内侧边的数据接口与水下航行器进行对接进行能量传输和数据交互。

执行释放操作时：

第一步，中央控制系统接收到释放指令，位于舱内的电子传感器识别对应水下航行器所处仓位，并反馈给中央控制器。

第二步，中央控制器驱动蜗轮蜗杆传动机构，驱动轮盘转动，将待释放水下航行器所处仓位对准释放口。

第三步，当识别到仓位与释放口成功对准时，执行释放操作，松开固定水下航行器的液压装置。

第四步，水下航行器成功从释放口滑出。

本发明公开了一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统，该系统由转轮机构，夹持机构，驱动机构，控制机构组成。转轮机构包括引导罩和转盘。引导罩用于引导水下机器人AUV进入系统，损坏后可更换。转盘通过转动实现空回收仓与AUV的对接。夹持机构采用液压机构，通过传感器探测固定情况。锁止AUV后，可为数据和能量传输提供保障。驱动机构由轮盘外表面的轴承和蜗轮蜗杆装置组成，由对接平台供能。整个系统仅有蜗杆与对接平台连接，节约了空间。控制机构位于轮盘中心孔洞内，可控制轮盘转动，夹持装置开合，信息接口通断。内部导线通过水密滑环与对接平台连接。

此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

Claims (2)

1.一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统，由转轮机构，液压杆，驱动机构，控制机构四部分组成，其特征在于：转轮机构由转盘(3)和锥形引导罩(1)组成，转盘(3)上方设置有流线型导流罩(6)，流线型导流罩(6)侧面开有圆孔，转盘(3)中心设置有一贯穿孔洞，贯穿孔洞内部固定有控制机构，且贯穿孔洞两端固定有水密滑环，在该贯穿孔洞周围还均匀设置若干回收舱(4)，回收舱侧面设置有数据接口，锥形引导罩(1)小口径一侧穿过流线型导流罩(6)侧面圆孔与回收舱(4)相互配合；回收舱(4)的内壁设置有若干同侧液压杆，液压杆前端固定有压力传感器；驱动机构由轴承(2)和蜗轮蜗杆(5)组成，轴承(2)套在转盘(3)侧面的两端，蜗轮固定在转盘(3)侧面的中心，蜗杆穿过密闭壳体下半部分与蜗轮相互配合，密闭壳体下半部分与流线型导流罩(6)相互扣合；控制机构包括计算机、水声通信模块、压力传感器，水声通信模块与压力传感器通过导线与计算机连接，导线穿过水密滑环连接计算机与潜艇。

2.根据权利要求1所述的一种多尺度水下机器人的自适应搭载回收系统，其特征在于，所述锥形引导罩(1)的材质为弹性材料，且其能够拆卸。

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