CN112758256B - 一种水下机器人布放回收止荡器、摆架和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下机器人布放回收领域，具体是一种水下机器人布放回收止荡器、摆架和系统，其包括固定框架和游锁框架，固定框架上分别设置游锁绞车，游锁绞车上设置钢丝绳的一端，钢丝绳的另一端与游锁框架连接，游锁框架内设置中部开设有贯穿的通孔的锁体，锁体的侧壁上沿周圈方向开设固定槽，每个固定槽内均设置闩锁，闩锁的中部与固定槽的侧部铰接，闩锁的一端位于锁体的通孔内，闩锁的另一端铰接伸缩杆的一端，伸缩杆的另一端与锁体铰接。本发明使得游锁框架与水下机器人连接为一体后，控制游锁绞车提升或放下钢丝绳，使钢丝绳带动游锁框架和水下机器人移动，水下机器人穿越液面飞溅区时，无需脐带缆承重，避免在恶劣海况下发生脐带缆损伤。

Description

一种水下机器人布放回收止荡器、摆架和系统

技术领域

本发明涉及水下机器人布放回收领域，具体是一种水下机器人布放回收止荡器、摆架和系统。

背景技术

水下机器人在海洋应用领域应用广泛。工作级水下机器人通常由一根脐带缆连接到甲板控制系统。在水下机器人的布放回收过程中，水下机器人需要穿越水面。水下机器人在穿越水面时，载荷变化剧烈。水面附近受到风浪流等恶劣海况的影响，因此在布放回收过程中，水下机器人与甲板收放系统的连接至关重要。如何更高效地安全布放和回收水下机器人，保护脐带缆不受损伤，一直是国内外普遍存在的共性难题。

传统水下机器人系统采用铠装脐带缆连接，脐带缆可以承受水下机器人的重量，可以直接通过脐带缆布放和回收水下机器人，穿越飞溅区。但是，有时候脐带缆无法承受水下机器人重量，例如：

水下机器人在空气中的重量超过脐带缆的承载能力；

水下机器人的工作深度很大，脐带缆在水下很长，总重量较大，对甲板布放系统的负载要求很大，需要考虑降低脐带缆直径和重量，采用轻质脐带缆；

因此，需要在布放回收过程中，保护脐带缆不受力，采用其他方式吊放水下机器人。

发明内容

本发明要解决的技术问题是脐带缆无法承受水下机器人重量，为了解决该问题，本发明提供一种水下机器人布放回收止荡器、摆架和系统，其可以有效地在水面以下连接和释放水下机器人，并且能适应承重脐带缆和非承重脐带缆两种工况，充分保护脐带缆，顺利完成水下机器人的布放与回收。

本发明的内容为一种水下机器人布放回收止荡器，包括固定框架和游锁框架，固定框架上分别设置游锁绞车，游锁绞车上设置钢丝绳的一端，钢丝绳的另一端与游锁框架连接，游锁框架内设置中部开设有贯穿的通孔的锁体，锁体的侧壁上沿周圈方向开设至少两个固定槽，每个固定槽内均设置闩锁，闩锁的中部与固定槽的侧部铰接，闩锁的一端位于锁体的通孔内，闩锁的另一端铰接伸缩杆的一端，伸缩杆的另一端与锁体铰接。

进一步地，所述的闩锁的另一端铰接弹簧的一端，弹簧的另一端与锁体铰接。

进一步地，所述的游锁框架的底部设置缓冲器。

进一步地，所述的固定框架上设置定滑轮，钢丝绳绕过定滑轮。

进一步地，所述的固定框架上设置销轴，游锁框架上对应开设销孔，销轴能够与销孔配合。

进一步地，所述的固定框架的底部转动安装缓冲转盘，缓冲转盘能够绕竖直方向相对固定框架转动。

一种水下机器人布放回收摆架，包括固定架，固定架上分别铰接摆架的一端和液压杆的一端，液压杆的另一端与摆架的中上部铰接，所述的摆架上部安装如权利要求-任意一项所述的一种水下机器人布放回收止荡器，摆架的上部铰接调节架的中部，调节架的两端分别铰接伸缩调节杆的一端，两个伸缩调节杆的另一端分别与固定框架的两侧铰接。

一种水下机器人布放回收系统，包括脐带缆绞车和如权利要求所述的一种水下机器人布放回收摆架，脐带缆绞车上设置脐带缆的一端，固定框架上设置脐带缆滑轮，脐带缆绕过脐带缆滑轮。

进一步地，所述的固定框架上转动安装脐带缆滑轮架，脐带缆滑轮架能够绕竖直方向相对固定框架转动，脐带缆滑轮设置在脐带缆滑轮架上。

进一步地，所述的脐带缆滑轮侧部设置编码器。

本发明的有益效果是，本发明使得游锁绞车可以驱动游锁框架上下移动，游锁框架移动至与水下机器人顶部的蘑菇头相触时，蘑菇头进入锁体的通孔时，伸缩杆控制闩锁位于锁体的通孔内的一端进入固定槽，蘑菇头到达锁定位置后，伸缩杆控制闩锁复位，使得闩锁将蘑菇头锁定，从而使得游锁框架与水下机器人连接为一体，锁体的通孔为脐带缆通道，水下机器人上连接的脐带缆可以穿过锁体的通孔。游锁框架与水下机器人连接为一体后，控制游锁绞车提升或放下钢丝绳，从而使得钢丝绳带动游锁框架和水下机器人移动，水下机器人穿越液面飞溅区时，将水下机器人的重量传递到固定框架上，无需脐带缆承重，有效地保护脐带缆，避免在恶劣海况下发生脐带缆损伤，本发明可以有效地在水面以下连接和释放水下机器人，并且能适应承重脐带缆和非承重脐带缆两种工况。

附图说明

附图1为本发明一种水下机器人布放回收止荡器的结构示意图之一；

附图2为本发明一种水下机器人布放回收止荡器的结构示意图之二；

附图3为本发明游锁框架的结构示意图；

附图4为本发明游锁框架的剖视结构示意图；

附图5为本发明一种水下机器人布放回收摆架的结构示意图；

附图6为本发明一种水下机器人布放回收系统的结构示意图；

附图7为本发明一种水下机器人布放回收系统的布放步骤之一；

附图8为本发明一种水下机器人布放回收系统的布放步骤之二；

附图9为本发明一种水下机器人布放回收系统的回收步骤之一；

附图10为本发明一种水下机器人布放回收系统的回收步骤之二。

在图中，1、固定框架2、游锁绞车3、脐带缆滑轮4、游锁框架5、锁体6、固定槽7、闩锁8、伸缩杆9、弹簧10、绕缆机11、定滑轮12、压紧轮13、销轴14、销孔15、压缆器16、缓冲转盘17、缓冲器18、编码器19、脐带缆滑轮架20、摆架21、液压杆22、调节架23、伸缩调节杆24、脐带缆绞车25、脐带缆26、钢丝绳27、固定架。

具体实施方式

如附图1-4所示，一种水下机器人布放回收止荡器，包括固定框架1和游锁框架4，固定框架1上分别设置游锁绞车2，游锁绞车2上设置钢丝绳26的一端，钢丝绳26的另一端与游锁框架4连接，游锁框架4内设置中部开设有贯穿的通孔的锁体5，锁体5的侧壁上沿周圈方向开设至少两个固定槽6，每个固定槽6内均设置闩锁7，闩锁7的中部与固定槽6的侧部铰接，闩锁7的一端位于锁体5的通孔内，闩锁7的另一端铰接伸缩杆8的一端，伸缩杆8的另一端与锁体5铰接。水下机器人顶部设置蘑菇头，游锁绞车2可以驱动游锁框架4上下移动，游锁框架4移动至与蘑菇头相触时，蘑菇头进入锁体5的通孔时，伸缩杆8控制闩锁7位于锁体5的通孔内的一端进入固定槽6，蘑菇头到达锁定位置后，伸缩杆8控制闩锁7复位，使得闩锁7将蘑菇头锁定，从而使得游锁框架4与水下机器人连接为一体，锁体5的通孔为脐带缆通道，水下机器人上连接的脐带缆可以穿过锁体5的通孔。游锁框架4与水下机器人连接为一体后，控制游锁绞车2提升或放下钢丝绳26，从而使得钢丝绳26带动游锁框架4和水下机器人移动，水下机器人穿越液面飞溅区时，将水下机器人的重量传递到固定框架1上，无需脐带缆承重，有效地保护脐带缆，避免在恶劣海况下发生脐带缆损伤。伸缩杆8可以是电动推杆、液压缸等能够自由伸缩的结构。游锁框架4可以与固定框架1活动连接，游锁框架通过游锁绞车和钢丝绳吊放水下机器人，适用于脐带缆无法承受水下机器人重量的工况，水下机器人可以在水面以下与止荡器对接和锁定。其用于非承重脐带缆布放和回收水下机器人时的布放过程：游锁框架4通过钢丝绳26与游锁绞车2连接；游锁绞车2释放游锁框架4到水下机器人顶部，并与水下机器人顶部的蘑菇头配合；伸缩杆8控制闩锁7锁紧蘑菇头；游锁绞车2提升钢丝绳26，将游锁框架4和水下机器人从甲板提升到固定框架1上；将固定框架1移动到舷外，此时脐带缆处于松弛状态；游锁绞车2释放钢丝绳26，游锁框架4和水下机器人释放到水中；当水下机器人没入水下一定深度时，闩锁7打开，水下机器人脱离游锁框架4；游锁绞车2收回游锁框架4；水下机器人通过脐带缆连接，下潜到工作深度；回收过程是以上布放过程的逆向操作。游锁框架4可以与固定框架1固定连接，能够适用于脐带缆可承受水下机器人重量的工况，水下机器人可以在水面以上与止荡器对接和锁定。游锁框架4与固定框架1固定时，水下机器人与止荡器在水上对接，脐带缆为铠装承重缆，脐带缆管理系统的顶部设置蘑菇头，脐带缆管理系统的底部与水下机器人连接，可以吊放水下机器人和脐带缆管理系统的总重量。游锁框架4用来锁住脐带缆管理系统，不用于吊放水下机器人。整个布放和回收过程中，游锁框架4和固定框架1固定连接，并且保持在原位，游锁绞车2不工作。在布放回收过程中，脐带缆处于绷直受力状态。布放过程：游锁框架4始终与固定框架1连接；脐带缆连接脐带缆管理系统，并将脐带缆管理系统从甲板上提升到固定框架1的高度；脐带缆管理系统顶部的蘑菇头进入锁体5的通孔中，锁体5将脐带缆管理系统顶部的蘑菇头锁住，脐带缆管理系统与固定框架1锁定；打开闩锁7，释放脐带缆管理系统，脐带缆管理系统和水下机器人的重量由脐带缆承受；释放脐带缆，脐带缆连接脐带缆管理系统和水下机器人释放到水面以下；回收过程是以上布放过程的逆向操作。

所述的闩锁7的另一端铰接弹簧9的一端，弹簧9的另一端与锁体5铰接。弹簧9可以始终给闩锁7拉力或推力，从而与伸缩杆8一起控制闩锁7完成锁紧动作。当伸缩杆8没有动力的时候，蘑菇头能够主动顶开闩锁7，并在弹簧9的拉力或推力作用下完成锁定。在弹簧9的作用下，闩锁7默认是关闭的，伸缩杆8可以驱动闩锁7主动打开。

所述的游锁框架4内设置接近开关，接近开关位于锁体5侧部，用于检测闩锁7的位置，并将闩锁7的位置信息传送至工作人员。

所述的固定框架1上设置绕缆机10。绕缆机10用于主动缠绕回收电缆和软管。游锁框架4上有电缆和软管连接到固定框架1上，当游锁框架4向下布放时，绕缆机10释放电缆和软管；当游锁框架4向上回收时，绕缆机10同步回收电缆和软管。

所述的固定框架1上设置定滑轮11，钢丝绳26绕过定滑轮11。这种结构能够通过定滑轮11将施力方向转变为容易出力的方向。

所述的定滑轮上部设置压紧轮12。压紧轮12能够把钢丝绳26压紧在定滑轮11上，避免钢丝绳26脱离定滑轮11。

游锁框架4的底部设置缓冲器17，缓冲器17由一组圆锥橡胶缓冲器组成，当与ROV/TMS对接时，缓冲器与脐带缆管理系统或水下机器人的顶部挤压，起缓冲保护作用，缓冲器17能够在对接水下机器人或脐带缆管理系统时，保护水下机器人或脐带缆管理系统不被碰撞挤压。

所述的固定框架1上设置销轴13，游锁框架4上对应开设销孔14，销轴13能够与销孔14配合。销轴13可以为能够远程控制伸缩的结构。这种结构能够通过销轴13与销孔14的插接配合，使游锁框架4与固定框架1固定或拆分，从而便于游锁框架4的固定和移动。游锁框架4与固定框架1固定时，能够适用于脐带缆可承受水下机器人重量的工况，水下机器人可以在水面以上与止荡器对接和锁定。游锁框架4与固定框架1拆分时，游锁框架通过游锁绞车和钢丝绳吊放水下机器人，适用于脐带缆无法承受水下机器人重量的工况，水下机器人可以在在水面以下与止荡器对接和锁定。水上对接时，脐带缆为铠装承重缆，脐带缆管理系统的顶部设置蘑菇头，脐带缆管理系统的底部与水下机器人连接，可以吊放水下机器人和脐带缆管理系统的总重量。游锁框架4用来锁住脐带缆管理系统，不用于吊放水下机器人。整个布放和回收过程中，销轴13连接游锁框架4和固定框架1，并且保持在原位，游锁绞车2不工作。在布放回收过程中，脐带缆处于绷直受力状态。布放过程：销轴13固定在固定框架1上，游锁框架4始终与固定框架1连接；脐带缆连接脐带缆管理系统，并将脐带缆管理系统从甲板上提升到固定框架1的高度；脐带缆管理系统顶部的蘑菇头进入锁体5的通孔中，锁体5将脐带缆管理系统顶部的蘑菇头锁住，脐带缆管理系统与固定框架1锁定；打开闩锁7，释放脐带缆管理系统，脐带缆管理系统和水下机器人的重量由脐带缆承受；释放脐带缆，脐带缆连接脐带缆管理系统和水下机器人释放到水面以下；回收过程是以上布放过程的逆向操作。

所述的固定框架1的底部转动安装缓冲转盘16，缓冲转盘16能够绕竖直方向相对固定框架1转动。缓冲转盘16能够在游锁框架4和水下机器人一起朝向固定框架1移动时，为游锁框架4和水下机器人提供缓冲。缓冲转盘16能够旋转，以适应游锁框架4和水下机器人相对固定框架1的角度。

如附图5所示，一种水下机器人布放回收摆架，包括固定架27，固定架27上分别铰接摆架20的一端和液压杆21的一端，液压杆21的另一端与摆架20的中上部铰接，所述的摆架20上部安装一种水下机器人布放回收止荡器，摆架20的上部铰接调节架22的中部，调节架22的两端分别铰接伸缩调节杆23的一端，两个伸缩调节杆23的另一端分别与固定框架1的两侧铰接。固定架27固定安装在甲板上。这种结构能够通过控制液压杆21的伸缩，实现摆架20的摆动，以便于完成水下机器人从甲板和海面之间的转移。调节架22和两个伸缩调节杆23能够控制固定框架1的相对摆架20摆动，从而在摆架20摆动过程中，使固定框架1始终保持竖直，以避免水下机器人歪斜，调节架22和两个伸缩调节杆23还能够主动摆动一种水下机器人布放回收止荡器一定的角度，以便于完成水下机器人的布放和回收。伸缩调节杆23可以是电动推杆、液压缸等能够自由伸缩的结构。

如附图6所示，一种水下机器人布放回收系统，包括脐带缆绞车24和一种水下机器人布放回收摆架，脐带缆绞车24上设置脐带缆25的一端，固定框架1上设置脐带缆滑轮3，脐带缆25绕过脐带缆滑轮3。这种结构能够使脐带缆绞车24驱动脐带缆25布放和回收，并在一种水下机器人布放回收摆架的作用下，完成对水下机器人的布放和回收。如附图7和8所示为一种水下机器人布放回收系统的水下机器人布放步骤，如附图9和10所示为一种水下机器人布放回收系统的水下机器人回收步骤。

所述的脐带缆滑轮3外侧设置压缆器15，压缆器15能够使脐带缆保持在脐带缆滑轮3上，避免脐带缆脱离脐带缆滑轮3。

所述的固定框架1上转动安装脐带缆滑轮架19，脐带缆滑轮架19能够绕竖直方向相对固定框架1转动，脐带缆滑轮3设置在脐带缆滑轮架19上。脐带缆滑轮架19能够随游锁框架4的摆动而摆动，从而消除水下机器人传导给游锁框架4的竖直方向的力。

所述的脐带缆滑轮3侧部设置编码器18。编码器18能够记录脐带缆滑轮3的转动圈数，从而准确得知脐带缆25的布放和回收长度。

Claims (9)

1.一种水下机器人布放回收止荡器，其特征在于：包括固定框架(1)和游锁框架(4)，固定框架(1)上分别设置游锁绞车(2)，游锁绞车(2)上设置钢丝绳(26)的一端，钢丝绳(26)的另一端与游锁框架(4)连接，游锁框架(4)内设置中部开设有贯穿的通孔的锁体(5)，锁体(5)的侧壁上沿周圈方向开设至少两个固定槽(6)，每个固定槽(6)内均设置闩锁(7)，闩锁(7)的中部与固定槽(6)的侧部铰接，闩锁(7)的一端位于锁体(5)的通孔内，闩锁(7)的另一端铰接伸缩杆(8)的一端，伸缩杆(8)的另一端与锁体(5)铰接，固定框架(1)的底部转动安装缓冲转盘(16)，缓冲转盘(16)能够绕竖直方向相对固定框架(1)转动。

2.如权利要求1所述的一种水下机器人布放回收止荡器，其特征在于：所述的闩锁(7)的另一端铰接弹簧(9)的一端，弹簧(9)的另一端与锁体(5)铰接。

3.如权利要求1所述的一种水下机器人布放回收止荡器，其特征在于：所述的游锁框架(4)的底部设置缓冲器(17)。

4.如权利要求1所述的一种水下机器人布放回收止荡器，其特征在于：所述的固定框架(1)上设置定滑轮(11)，钢丝绳(26)绕过定滑轮(11)。

5.如权利要求1所述的一种水下机器人布放回收止荡器，其特征在于：所述的固定框架(1)上设置销轴(13)，游锁框架(4)上对应开设销孔(14)，销轴(13)能够与销孔(14)配合。

6.一种水下机器人布放回收摆架，其特征在于：包括固定架(27)，固定架(27)上分别铰接摆架(20)的一端和液压杆(21)的一端，液压杆(21)的另一端与摆架(20)的中上部铰接，所述的摆架(20)上部安装如权利要求1-5任意一项所述的一种水下机器人布放回收止荡器，摆架(20)的上部铰接调节架(22)的中部，调节架(22)的两端分别铰接伸缩调节杆(23)的一端，两个伸缩调节杆(23)的另一端分别与固定框架(1)的两侧铰接。

7.一种水下机器人布放回收系统，其特征在于：包括脐带缆绞车(24)和如权利要求6所述的一种水下机器人布放回收摆架，脐带缆绞车(24)上设置脐带缆(25)的一端，固定框架(1)上设置脐带缆滑轮(3)，脐带缆(25)绕过脐带缆滑轮(3)。

8.如权利要求7所述的一种水下机器人布放回收系统，其特征在于：所述的固定框架(1)上转动安装脐带缆滑轮架(19)，脐带缆滑轮架(19)能够绕竖直方向相对固定框架(1)转动，脐带缆滑轮(3)设置在脐带缆滑轮架(19)上。

9.如权利要求7所述的一种水下机器人布放回收系统，其特征在于：所述的脐带缆滑轮(3)侧部设置编码器(18)。

Images