CN111332411A - 一种水下机器人海上回收方法 - Google Patents

一种水下机器人海上回收方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111332411A
CN111332411A CN202010215905.6A CN202010215905A CN111332411A CN 111332411 A CN111332411 A CN 111332411A CN 202010215905 A CN202010215905 A CN 202010215905A CN 111332411 A CN111332411 A CN 111332411A
Authority
CN
China
Prior art keywords
robot
recovery
underwater robot
mother ship
underwater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010215905.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111332411B (zh
Inventor
陆洋
王福利
唐元贵
陈聪
闫兴亚
李硕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Institute of Automation of CAS
Original Assignee
Shenyang Institute of Automation of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Institute of Automation of CAS filed Critical Shenyang Institute of Automation of CAS
Priority to CN202010215905.6A priority Critical patent/CN111332411B/zh
Publication of CN111332411A publication Critical patent/CN111332411A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111332411B publication Critical patent/CN111332411B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B23/00—Equipment for handling lifeboats or the like
    • B63B23/40—Use of lowering or hoisting gear
    • B63B23/48—Use of lowering or hoisting gear using winches for boat handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B23/00—Equipment for handling lifeboats or the like
    • B63B23/40—Use of lowering or hoisting gear
    • B63B23/60—Additional connections between boat and davits

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明涉及一种水下机器人海上回收方法,包括：水下机器人无动力上浮到达海面时，通过铱星全球卫星系统与母船控制单元进行通讯，发送GPS信息以及机器人状态信息。控制台收到GPS位置信息后，母船以此坐标为目标点行进。母船到达目标点通过驾驶台瞭望搜索，控制台通过无线电进行遥控。根据海洋表层流向调整母船动力定位，门架侧船舷顺流，此种布局可保障回收侧海面较为平静，便于机器人回收。利用长杆将起吊绳与起吊钩连接，开启回收绳绞盘将载体起吊至脱离水面。当机器人于对接机构完全贴合后，机器人起吊锁紧机构抱紧进入工作状态，此时可将起吊生绞车释放。确认锁紧机构紧固正常后操作门架回摆，将机器人落与固定位置后完成整个回收流程。

Description

一种水下机器人海上回收方法
技术领域
本发明涉及全海深水下机器人技术领域，更具体地说是一种水下机器人海上回收方法。
背景技术
目前水下机器人主流回收方案是下放橡皮艇进行静距离手动挂钩回收，载人潜水器还采用蛙人进行配合，回收一次需要下放一艘小艇，一名蛙人配合，海上工作量大并且承受巨大风险。因此需要研制一套智能科学的海上机器人回收方法，设计一套基于铱星通讯定位水下机器人的自主回收系统，从而实现水下机器人智能化回收。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明的目的在于实现水下机器人海面回收，针对全海深水下机器人作业回收问题，以海斗一号为研究对象，制定了一套水下机器人海上回收方法。水下机器人无动力上浮以后，当机器人到达海面时，会通过铱星全球卫星系统与母船控制单元进行通讯，通讯内容包括GPS信息以及机器人状态信息。控制台受到GPS位置信息后，母船以此坐标为目标点行进。母船到达目标点1km范围内，低速航行通过驾驶台瞭望搜索，控制台即可以通过无线电进行遥控。根据海洋表层流向调整母船动力定位，门架侧船舷顺流，此种布局可保障回收侧海面较为平静，便于机器人回收。利用长杆将起吊绳与起吊钩连接，开启回收绳绞盘即可将载体起吊至脱离水面，再次过程中应当注意止荡。当机器人于对接机构完全贴合后，机器人起吊锁紧机构抱紧进入工作状态，此时可将起吊生绞车释放。确认锁紧机构紧固正常后，可操作门架回摆，将机器人落与固定位置后即完成整个回收流程。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种水下机器人海上回收方法，包括以下步骤：
步骤1：母船控制器接收待回收水下机器人指令；
步骤2：输出无动力上浮指令给水下机器人并观察其上浮趋势；
步骤3：水下机器人控制器接收剪光纤指令并执行，同时计算上浮时间；
步骤4：母船控制器实时监测机器人上浮过程中的上浮速度及实时位置；
步骤5：水下机器人控制器在上浮时间偏差范围内获取水下机器人的出水位置并上传给母船控制器；
步骤6：母船控制器控制母船航行至待回收机器人出水位置预设范围内；
步骤7：母船控制器打开无线电与机器人进行通讯，控制回收对接机构对待回收机器人进行回收操作。
所述无动力上浮指令为控制水下机器人抛出上浮压载实现的。
所述剪光纤指令为：
按照预设次数进行光纤剪切，预设次数阈值内判断通讯是否中断，若中断则光纤剪切成功；
若未成功则水下机器人载体携带光纤进行上浮。
所述实时监测机器人上浮过程中的上浮速度及实时位置，是通过水下机器人控制器输出指令打开超短基线进行对自身的水下定位实现的。
所述获取水下机器人的出水位置包括：
判断是否收到铱星通信，若是则通过铱星通信获取水下机器人的出水GPS位置；
否则，水下机器人控制器通过超短基线预估机器人出水位置。
所述控制回收对接机构对待回收机器人进行回收操作，包括：
若机器人无线电通讯成功，母船控制器远程操控机器人，母船调整方向使得回收门架侧船舷为洋流下方；母船保持动力定位，机器人在回收门架侧舷海域进行环形航行，此过程中人为通过长杆将回收起吊绞车末端的起吊绳与机器人起吊钩连接；
若机器人无线电通讯不成功，则母船调整为航行状态，在机器人一侧进行环行，当母船靠近机器人载体过程中人为利用长杆将回收起吊绞车末端的起吊绳与机器人起吊钩连接；
完成挂钩后，启动回收起吊绞车，直至机器人与母船上的回收对接机构位置对接成功；
母船控制器控制回收对接机构的固定连接钩释放，通过位置传感器判断固定连接钩与待回收机器人的固定连接是否成功，并控制回收起吊绞车下放；
母船控制器控制回收门架回摆至原始位置，将水下机器人落于母船甲板，从而完成机器人回收工作。
所述若通过长杆无法将起吊绳与机器人起吊钩连接，则需要母船下放橡皮艇，利用橡皮艇进行人工手动挂钩。
所述回收门架回摆过程中母船控制器控制回收对接机构输出固定连接受力，起吊绳保持松弛状态。
本发明具有以下有益效果及优点：
本发明方法设计一套基于铱星通讯定位水下机器人的自主回收流程，省去以往人工回收，从而实现水下机器人智能化回收。
附图说明
图1为本发明的水下机器人回收流程图；
图2为本发明的水下机器人回收装置图；
其中，1为机器人母船、2为水下机器人、3为铱星舱体及天线、4为无线电舱体及天线、5为机器人安置平台、6为回收门架、7为回收对接机构、8为回收起吊绞车、9为光纤补偿器回收折臂吊、10为光纤补偿器回收绞车、11为水下机器人光纤补偿器、12为回收门架及折臂吊控制单元。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明涉及全海深水下机器人技术领域。未来水下机器人对人类海洋开发将发挥重要作用，在海上回收过程中，由于环境复杂，海况恶劣，因此海上水下机器人回收一直备受工程人员高度关注。
以往海上机器人回收都需要进行橡皮艇下放，人工回收。本专利常规回收流程中过程中，大概率不需要母船下放小艇回收，大大简化回收流程。
由于水下机器人出水点难以寻找，因此安装了两类定位装置，分别为水下超短基线和水面铱星通讯。铱星通讯可将机器人准确出水GPS信息发送给机器人控制中心。超短基线可检测100米以深时，水下机器人的位置信息，出水位置信息可根据100米深度时位置进行进行推迟，大深度水下机器人多为无动力上浮，因此最后100米不会导致机器人出水偏差过大。两种方案冗余配置，保证获取机器人出水位置信息的可靠性。
水下机器人自带能源，可通过微细光纤与控制中心进行实时通讯，此种方式为提高了水下机器人可可靠性和可操作性。本专利回收方案专门设计了光纤补偿器绞车，试用与光纤通讯的水下机器人。
工程船都安装有门架以及门架绞车，本专利结合水下机器人和母船门架绞车，设计对接机构，确保机器人于对接机构与机器人贴合紧固。此种设计在门架回摆过程中，可保证门架与机器不发生相对窜动。
如图1所示，方法流程步骤包括：
步骤1：根据水下机器人使命要求，确认机器人准备回收。
步骤2：上浮电磁铁断电，抛出压铁，观察机器人上浮趋势。
步骤3：驱动光纤剪切电机，完成光纤剪切。剪切后若通讯中断，说明光纤剪切成功。若通讯未中断，将再次进行光纤剪切动作。完成3次剪切动作后，若光纤任然未剪切成功，则载体携带光纤进行上浮。
步骤4：测算上浮时间，并打开超短基线进行潜器水下定位，在机器人上浮过程中进行实时监控，记录上浮速度以及位置信息。
步骤5：进行光纤补偿器回收，并完成光纤补偿器固定。
步骤6：根据上浮时间，确定机器人出水时间，在规定时间内，应该受到载体铱星通讯，通讯内容包括机器人GPS以及速度信息。
步骤7：若计算时间内未收到铱星通讯，则根据超短基线信息推算出水点。
步骤8：获得出水目标点后，母船进入航行状态，向目标点快速行进。
步骤9：母船距离目标点位置5km时开始减速，并打开机器人控制中心无线电，尝试无线电通讯。
步骤10：若通讯成功，即可远程操控机器人。母船调整方向，回收门架侧船舷为洋流下方，尽可能减小机器人回收侧海面风浪。母船保持动力定位，机器人在门架侧舷海域进行环形航行，此过程中通过长杆将起吊绳与机器人起吊钩连接。
步骤11：若机器人无线电无法通讯成功，则母船调整为航行状态，在机器人一侧进行环行，当母船靠近载体过程中利用长杆将起吊绳与机器人起吊钩连接。
步骤12：若通过长杆无法将起吊绳与机器人起吊钩连接，则需要母船下放橡皮艇，利用橡皮艇进行人工手动挂钩。
步骤13：完成挂钩后，启动回收门架绞车，直至机器人与母船上的对接机构紧密贴合。
步骤14：母船控制器控制回收对接结构的固定连接钩释放，通过位置传感器确认固定连接无误后，适当放松回收绞车用于之后门架回摆过程中影响回收对接结构与机器人接触受力。
步骤15：控制回收门架回摆，过程中固定连接受力，起吊绳保持松弛状态。回摆至原始位置，将安全落与甲板，完成机器人回收工作。
综上所述，本发明给出了一种可用于全海深区域工况下，水下机器人浮海上回收方法。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水下机器人海上回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：母船控制器接收待回收水下机器人指令；
步骤2：输出无动力上浮指令给水下机器人并观察其上浮趋势；
步骤3：水下机器人控制器接收剪光纤指令并执行，同时计算上浮时间；
步骤4：母船控制器实时监测机器人上浮过程中的上浮速度及实时位置；
步骤5：水下机器人控制器在上浮时间偏差范围内获取水下机器人的出水位置并上传给母船控制器；
步骤6：母船控制器控制母船航行至待回收机器人出水位置预设范围内；
步骤7：母船控制器打开无线电与机器人进行通讯，控制回收对接机构对待回收机器人进行回收操作。
2.根据权利要求1所述的一种水下机器人海上回收方法，其特征在于，所述无动力上浮指令为控制水下机器人抛出上浮压载实现的。
3.根据权利要求1所述的一种水下机器人海上回收方法，其特征在于，所述剪光纤指令为：
按照预设次数进行光纤剪切，预设次数阈值内判断通讯是否中断，若中断则光纤剪切成功；
若未成功则水下机器人载体携带光纤进行上浮。
4.根据权利要求1所述的一种水下机器人海上回收方法，其特征在于，所述实时监测机器人上浮过程中的上浮速度及实时位置，是通过水下机器人控制器输出指令打开超短基线进行对自身的水下定位实现的。
5.根据权利要求1所述的一种水下机器人海上回收方法，其特征在于，所述获取水下机器人的出水位置包括：
判断是否收到铱星通信，若是则通过铱星通信获取水下机器人的出水GPS位置；
否则，水下机器人控制器通过超短基线预估机器人出水位置。
6.根据权利要求1所述的一种水下机器人海上回收方法，其特征在于，所述控制回收对接机构对待回收机器人进行回收操作，包括：
若机器人无线电通讯成功，母船控制器远程操控机器人，母船调整方向使得回收门架侧船舷为洋流下方；母船保持动力定位，机器人在回收门架侧舷海域进行环形航行，此过程中人为通过长杆将回收起吊绞车末端的起吊绳与机器人起吊钩连接；
若机器人无线电通讯不成功，则母船调整为航行状态，在机器人一侧进行环行，当母船靠近机器人载体过程中人为利用长杆将回收起吊绞车末端的起吊绳与机器人起吊钩连接；
完成挂钩后，启动回收起吊绞车，直至机器人与母船上的回收对接机构位置对接成功；
母船控制器控制回收对接机构的固定连接钩释放，通过位置传感器判断固定连接钩与待回收机器人的固定连接是否成功，并控制回收起吊绞车下放；
母船控制器控制回收门架回摆至原始位置，将水下机器人落于母船甲板，从而完成机器人回收工作。
7.根据权利要求6所述的一种水下机器人海上回收方法，其特征在于，所述若通过长杆无法将起吊绳与机器人起吊钩连接，则需要母船下放橡皮艇，利用橡皮艇进行人工手动挂钩。
8.根据权利要求1所述的一种水下机器人海上回收方法，其特征在于，所述回收门架回摆过程中母船控制器控制回收对接机构输出固定连接受力，起吊绳保持松弛状态。
CN202010215905.6A 2020-03-25 2020-03-25 一种水下机器人海上回收方法 Active CN111332411B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010215905.6A CN111332411B (zh) 2020-03-25 2020-03-25 一种水下机器人海上回收方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010215905.6A CN111332411B (zh) 2020-03-25 2020-03-25 一种水下机器人海上回收方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111332411A true CN111332411A (zh) 2020-06-26
CN111332411B CN111332411B (zh) 2021-11-16

Family

ID=71178895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010215905.6A Active CN111332411B (zh) 2020-03-25 2020-03-25 一种水下机器人海上回收方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111332411B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113148019A (zh) * 2021-05-13 2021-07-23 鹏城实验室 一种水面自主回收自主水下机器人的回收系统及回收方法
CN113968328A (zh) * 2021-11-15 2022-01-25 中国科学院沈阳自动化研究所 一种水下机器人用压坠装置
CN114615244A (zh) * 2020-12-09 2022-06-10 中国科学院沈阳自动化研究所 一种自主遥控水下机器人的水面显控系统
CN114834601A (zh) * 2022-06-10 2022-08-02 广东智能无人系统研究院 一种潜水器自动布放回收装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201761636U (zh) * 2010-06-21 2011-03-16 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 光纤缆arv水面回收装置
CN106342049B (zh) * 2008-06-20 2013-09-11 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种无缆潜水器的水面布放回收系统
CN203589222U (zh) * 2013-11-30 2014-05-07 中国科学院沈阳自动化研究所 水下机器人用铱星与gps组合天线
GB2524272A (en) * 2014-03-18 2015-09-23 Bibby Marine Survey Services Ltd Underwater platform
CN105644744A (zh) * 2016-03-17 2016-06-08 天津海之星海洋科技发展有限公司 一种船基水下机器人投放与回收机械
CN107957729A (zh) * 2017-10-13 2018-04-24 中国船舶重工集团公司七五0试验场 水下机器人自动返航控制方法、计算机和存储介质
CN109367707A (zh) * 2018-10-26 2019-02-22 河海大学 一种基于导向缆的无人船回收自主水下航行器装置及方法
CN109460061A (zh) * 2018-12-12 2019-03-12 国家海洋局第二海洋研究所 一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法
CN109774900A (zh) * 2017-11-15 2019-05-21 中国科学院沈阳自动化研究所 一种6000米级深海高机动自主水下机器人
US10328999B2 (en) * 2014-01-10 2019-06-25 Wt Industries, Llc System for launch and recovery of remotely operated vehicles

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106342049B (zh) * 2008-06-20 2013-09-11 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种无缆潜水器的水面布放回收系统
CN201761636U (zh) * 2010-06-21 2011-03-16 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 光纤缆arv水面回收装置
CN203589222U (zh) * 2013-11-30 2014-05-07 中国科学院沈阳自动化研究所 水下机器人用铱星与gps组合天线
US10328999B2 (en) * 2014-01-10 2019-06-25 Wt Industries, Llc System for launch and recovery of remotely operated vehicles
GB2524272A (en) * 2014-03-18 2015-09-23 Bibby Marine Survey Services Ltd Underwater platform
CN105644744A (zh) * 2016-03-17 2016-06-08 天津海之星海洋科技发展有限公司 一种船基水下机器人投放与回收机械
CN107957729A (zh) * 2017-10-13 2018-04-24 中国船舶重工集团公司七五0试验场 水下机器人自动返航控制方法、计算机和存储介质
CN109774900A (zh) * 2017-11-15 2019-05-21 中国科学院沈阳自动化研究所 一种6000米级深海高机动自主水下机器人
CN109367707A (zh) * 2018-10-26 2019-02-22 河海大学 一种基于导向缆的无人船回收自主水下航行器装置及方法
CN109460061A (zh) * 2018-12-12 2019-03-12 国家海洋局第二海洋研究所 一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114615244A (zh) * 2020-12-09 2022-06-10 中国科学院沈阳自动化研究所 一种自主遥控水下机器人的水面显控系统
CN113148019A (zh) * 2021-05-13 2021-07-23 鹏城实验室 一种水面自主回收自主水下机器人的回收系统及回收方法
CN113148019B (zh) * 2021-05-13 2022-05-06 鹏城实验室 一种水面自主回收自主水下机器人的回收系统及回收方法
CN113968328A (zh) * 2021-11-15 2022-01-25 中国科学院沈阳自动化研究所 一种水下机器人用压坠装置
CN113968328B (zh) * 2021-11-15 2022-10-25 中国科学院沈阳自动化研究所 一种水下机器人用压坠装置
CN114834601A (zh) * 2022-06-10 2022-08-02 广东智能无人系统研究院 一种潜水器自动布放回收装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111332411B (zh) 2021-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111332411B (zh) 一种水下机器人海上回收方法
US8757083B2 (en) Coupling head, coupling device with coupling head, rendezvous head couplable thereto, rendezvous device with rendezvous head and underwater vehicle therewith, coupling system, coupling method and deployment method for an underwater vehicle
WO2020082821A1 (zh) 一种基于导向缆的无人船回收自主水下航行器装置及方法
CN109460061B (zh) 一种自主水下机器人和地质取样设备的并行作业方法
CN110844000B (zh) 船舶锚泊控制方法、控制装置、控制系统及电子设备
CN114074747B (zh) 一种新型无人潜航器的布放回收系统及方法
CN112407171B (zh) 一种无人潜航器布放回收系统及布放回收方法
CN111516805B (zh) 一种小型auv集群水下布放/回收系统
CN109616956A (zh) 有缆遥控水下机器人对海底电缆的巡检系统及其作业方法
CN109625220A (zh) 带光、声、磁设备的有缆遥控水下机器人巡检系统及方法
CN114620188B (zh) 一种基于双体无人船的无人潜航器自主回收机构及回收方法
JP2012206602A (ja) 水中航走体揚収方法および水中航走体揚収システム
JP2013184525A (ja) 水中航走体の揚収装置及び揚収方法
CN113895580B (zh) 一种无缆自主水下机器人通信定位装置及方法
CN112896471B (zh) 多功能悬浮式水下机器人及其基站系统
CN113401322B (zh) 一种用于模块化水下智能装备平台的多功能收放舱
CN212709910U (zh) 一种小型auv集群水下回收装置用吊装系统
JP5813025B2 (ja) 水中観測機器の回収設備および水中観測機器の回収方法
JP7195582B2 (ja) 複数の水中航走体の揚収方法、及び複数の水中航走体の揚収システム
CN114995470B (zh) 一种基于无人船的有人和无人潜水器协同作业系统及方法
CN113212669B (zh) 用于rov的水上作业平台
CN215155499U (zh) 用于rov的水上作业平台
CN116476987A (zh) 一种海上无人系统自主布放回收系统
CN111122985A (zh) 一种自主式水下电磁信号测量装置及测量方法
JP2018034650A (ja) 係留チェーンの敷設方法及び敷設設備

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant