CN112849341B - 一种可移动可折叠的绳网式auv回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可移动可折叠的绳网式AUV回收系统，包括绳网式AUV回收装置、中央控制单元和起重机液压装置。该系统采用中央控制单元控制船用起重机进行大臂的起降动作、绞车收放缆绳以及塔身回转节的回转运动，采用无线遥控的方法控制绳网式AUV回收装置中的四个全回转吊舱推进器使绳网完全展开，采用三种方式对AUV定位，从而实现了绳网式AUV回收装置的主动微调进而对AUV进行回收，该系统中对AUV定位定向采用三种方案，通过绳网式AUV回收装置的主动微调实现绳网与AUV的配合的方案使回收效率大大提高同时降低了操作难度。

Description

一种可移动可折叠的绳网式AUV回收系统

技术领域

本发明涉及AUV回收控制领域，尤其涉及一种可移动可折叠的绳网式AUV 回收系统。

背景技术

随着计算机技术、人工智能技术、微型定位设备以及指挥和控制硬件和逻辑与软件技术的的突飞猛进，AUV得到了很快的发展，AUV摆脱了传统的系缆的牵绊，可应用于海洋工程的各个领域。由于AUV上有各种传感器，一般的回收方法极易将其损坏。其次受定位精度以及复杂海况等影响，为防止AUV因碰撞损坏，当前AUV尚无法自主精准进入搭载在母船的回收舱，实现高效回收。当前AUV回收主要采用人工手动方式，一般流程为：AUV自主巡航或手动遥控至离母船安全距离的海面，母船放下小船后由人工驾驶靠近AUV，而后通过人工挂钩等方式连接锁紧AUV，最后通过母船吊装上船。这种回收方法效率极低，无法满足AUV的回收要求。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种可移动可折叠的绳网式AUV 回收系统，具体方案包括：

用于对AUV进行回收的绳网式AUV回收装置，该装置包括四个全回转吊舱推进器、无线控制传输模块、北斗定位模块、监控摄像头、张力传感器、回转机构和螺旋桨，所述四个全回转吊舱推进器对用于回收AUV的绳网进行铺展调控、确保绳网始终保持完全展开状态；所述北斗定位模块用于监测绳网式AUV 回收装置的实时经纬度信息；所述监控摄像头检测AUV的运动位置；所述张力传感器用于监测全回转吊舱推进器与绳网之间的拉力值；所述回转机构对全回转吊舱推进器底部螺旋桨的回转动作进行控制；所述螺旋桨为全回转吊舱推进器提供推动力，所述绳网式AUV回收装置通过无线控制传输模块将采集到的经纬度信号、拉力值输出；

接收绳网式AUV回收装置传送的数据信息的中央控制单元，所述中央控制单元包括供电单元、主控芯片、无线遥控单元和元件控制单元，所述供电单元与主控芯片相连接为其提供电能，所述主控芯片接收无线控制传输模块传送的经纬度信号和拉力值对绳网式AUV回收装置的工作过程进行实时调控，所述无线遥控单元接收主控芯片传送的指令信息控制四个全回转吊舱推进器运动，所述元件控制单元对绳网式AUV回收装置以及起重机液压装置中各元器件进行控制；

起重机液压装置，控制回收AVU的机械臂的起降动作、绞车对缆绳的收放动作以及塔身回转节的回转运动，包括主起降回路、变幅回路和回转回路，所述中央控制单元通过起降回路实现绞车对缆绳的收放动作以完成绳网式AUV回收装置的起降过程，通过变幅回路对控制AUV收放的大臂的起落动作进行调控、通过回转回路控制塔身的回转动作。

进一步的，在绳网式AUV回收装置完成初始布放时，所述中央控制单元远程控制绳网式AUV回收装置中四个全回转吊舱推进器将绳网拉至完全展开并保持展开状态、以完成后期AUV的回收工作。

进一步的，在对AUV进行定位时采用如下三种方案：

在塔台处直接观察AUV与绳网式AUV回收装置的位置关系，所述中央控制单元控制绳网式AUV回收装置与AUV到达适合的回收位置；

通过读取北斗定位模块监测到的绳网式AUV回收装置的实时经纬度信息，将该信息与AUV的经纬度和船体自身的经纬度信息进行比较分析、折算出AUV 的目的经纬度，通过中央控制单元的控制使绳网式AUV回收装置与AUV到达适合回收的位置；

读取监控摄像头检测到的AUV的运动位置信息，获得AUV与绳网式AUV 回收装置的位置差，通过中央控制单元的控制使绳网式AUV回收装置与AUV到达适合回收的位置。

进一步的，首先预设绳网式AUV回收装置与AUV之间的位置差，预设最大位置差为ΔX1，最小位置差为ΔX2，当超过ΔX1时通过塔身回转、大臂起升以及绞车收放缆绳调整绳网式AUV回收装置的位置；当位置差在ΔX1与ΔX2范围之间时，通过绳网式AUV回收装置的四个全回转吊舱推进器调节整个装置的位置；当位置差小于ΔX2时，该系统不进行控制。

进一步的，当AUV无法到达绳网式AUV回收装置的回收范围时，通过中央控制单元控制四个全回转吊舱推进器的运动方向，使AUV进入绳网的回收范围进而实现AUV的回收。

进一步的，当AUV进入绳网式AUV回收装置的回收范围内时，中央控制单元控制船用起重机缓慢吊起绳网式AUV回收装置，此时绳网范围内的AUV在绳网以及水流的共同作用下进入AUV回收舱。

进一步的，当AUV完全进入AUV回收舱之后，中央控制单元控制船用起重机将绳网式AUV回收装置吊放至回收甲板上完成对AUV的回收工作。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种可移动可折叠的绳网式AUV 回收系统，该系统利用船体自身运动和船用起重机塔身回转节的回转、大臂的起降、绞车收放缆绳的动作完成回收装置的吊放，同时对绳网式AUV回收装置全回转吊舱推进器的遥控，可精准的完成对绳网的控制，避免了原有回收方法受定位精度以及复杂海况等回收效率低的弊端。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种可移动可折叠绳网式AUV回收装置控制系统框架图。

图2为本发明绳网式AUV回收装置与AUV对接过程控制逻辑图。

图3为本发明绳网式AUV回收装置绳网张力反馈系统。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1所示的一种可移动可折叠的绳网式AUV回收系统，该系统采用中央控制单元控制船用起重机进行大臂的起降动作、绞车收放缆绳以及塔身回转节的回转运动，采用无线遥控的方法控制绳网式AUV回收装置中的四个全回转吊舱推进器使绳网完全展开，采用三种方式对AUV定位，从而实现了绳网式AUV 回收装置的主动微调进而对AUV进行回收；该系统包括绳网式AUV回收装置、中央控制单元和起重机液压装置。

所述中央控制单元包括供电单元、主控芯片、无线遥控单元、元件控制单元，所述供电单元电性连接于主控芯片上为其供电，所述无线遥控单元连接于主控芯片上，所述无线遥控单元接收主控芯片传送的指令信息控制绳网式AUV 回收装置的四个全回转吊舱推进器的运动，所述主控芯片接收无线控制传输模块传送的经纬度信号和拉力值对绳网式AUV回收装置的工作过程进行实时调控。所述元件控制单元对绳网式AUV回收装置以及起重机液压装置中各元器件的控制，其中各元器件可以是以液压泵为驱动力的回转节、大臂、绞车以及回转齿轮等。

所述起重机液压装置包括主起降回路、变幅回路和回转回路，中央控制单元通过控制主起降回路实现绞车对缆绳的收放动作中央控制单元通过变幅回路实现大臂的起落动作，缆绳通过钢制框架的约束作用，以完成绳网式AUV回收装置的起降动作；中央控制单元通过控制回转回路完成塔身回转节的回转动作。

所述绳网式AUV回收装置包括四个全回转吊舱推进器、无线控制传输模块、北斗定位模块、监控摄像头、张力传感器、回转机构和螺旋桨，所述无线控制传输模块、北斗定位模块与中央控制单元无线数据通信，监控摄像头位于绳网式AUV回收装置的上方、用于监视AUV的运动位置，中央控制单元可完成对四个全回转吊舱推进器回转机构以及螺旋桨的实时控制，与绳网相连的吊钩处连接张力传感器，通过该张力传感器对张力进行实时监测，可实现绳网的完全展开和保持，所述回转机构用于全回转吊舱推进器底部螺旋桨的回转动作，所述螺旋桨用于对全回转吊舱推进器提供推动力，所述无线控制传输模块用于绳网式AUV回收装置与中央控制单元之间的无线信号传输，并且通过无线控制传输模块将绳网式AUV回收装置的位置信号、拉力值信号以及其他信号传送给中央控制单元。

进一步的，工作状态下船舶自身的运动配合船用起重机大臂的起降动作、绞车收放缆绳以及塔身回转节的回转运动将绳网式AUV回收装置吊放至合适的海平面。

进一步的，中央控制单元可遥控绳网式AUV回收装置中四个全回转吊舱推进器。全回转吊舱推进器中的拉力传感器可监测与全回转吊舱推进器吊耳与绳网之间的拉力，在绳网式AUV回收装置完成初始布放时，中央控制单元可遥控四个全回转吊舱推进器将绳网拉至完全展开，即使回收过程中绳网由于风浪发生移动，四个吊舱推进器也可以保持绳网的完全展开状态，以完成后期AUV的回收工作。

进一步的，对AUV进行定位定向采用如下三种方案：

1)可在中央控制台直接观察AUV与绳网式AUV回收装置的具体位置，通过中央控制系统的控制使二者到达适合回收的位置。

2)通过绳网式AUV回收装置上的北斗定位模块提供的经纬度与AUV的经纬度及船体自身的经纬度，经过比较三者经纬度折算出AUV的目的经纬度，通过中央控制系统的控制使二者到达适合回收的位置。

3)位于绳网式AUV回收装置上的监控摄像头，可实时的监控AUV与绳网式AUV回收装置的位置差，通过中央控制系统的控制使二者到达适合回收的位置。

如图2所示1、先预设绳网式AUV回收装置与AUV之间的位置差，预设最大位置差为ΔX1，最小位置差为ΔX2。当超过ΔX1时通过塔身回转、大臂起升以及绞车收放缆绳调整绳网式AUV回收装置的位置。

2、当位置差在ΔX1与ΔX2范围之间时，通过绳网式AUV回收装置的四个全回转吊舱推进器调节整个装置的位置。

3、当位置差小于ΔX2时，整个系统不动作即可。

如图3所示1，在中央控制单元处预设定绳网式AUV回收装置中全回转吊舱推进器吊钩与绳网的张力值。

通过中央控制单元通过对无线遥控单元的控制作为控制器通过无线信号可实现对全回转吊舱推进器的控制，通过四个全回转吊舱的齿轮回转机构实现转向以及螺旋桨的推进作用，实现对绳网的展开。即使回收过程中绳网由于风浪发生移动，四个吊舱推进器也可以保持绳网的完全展开状态。全回转吊舱推进器的无线控制可完成绳网位置的实时调整，使绳网式AUV回收装置有一定抵抗风浪的能力。即绳网式AUV回收装置在风浪作用下发生移动反馈系统可根据设定的张力值进行完成反馈控制使绳网始终保持完全展开状态。

进一步的，当AUV无法到达绳网式AUV回收装置的回收范围时，可通过中央控制单元控制四个全回转吊舱推进器实现整个装置位置的微调，使AUV进入绳网的回收范围进而实现回收。

进一步的，当AUV进入绳网式AUV回收装置的回收范围内时，中央控制单元控制船用起重机缓慢吊起绳网式AUV回收装置，此时绳网范围内的AUV可在绳网以及水流的共同作用下进入AUV回收舱。

进一步的，当AUV完全进入AUV回收舱之后，中央控制单元控制船用起重机将绳网式AUV回收装置吊放至回收甲板上完成对AUV的回收工作。

本发明公开的一种可移动可折叠的绳网式AUV回收系统，该系统抵抗恶劣海况的能力强，中央控制单元通过控制四个全回转吊舱推进器可实现初始布放时绳网式AUV回收装置中绳网的完成展开。即使回收过程中绳网由于风浪发生移动，四个吊舱推进器也可以保持绳网的完全展开状态；对AUV定位定向采用三种方案，通过绳网式AUV回收装置的主动微调实现绳网与AUV的配合的方案使回收效率大大提高同时降低了操作难度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可移动可折叠的绳网式AUV回收系统，其特征在于包括：

用于对AUV进行回收的绳网式AUV回收装置，该装置包括四个全回转吊舱推进器、无线控制传输模块、北斗定位模块、监控摄像头、张力传感器、回转机构和螺旋桨，所述四个全回转吊舱推进器对用于回收AUV的绳网进行铺展调控、确保绳网始终保持完全展开状态；所述北斗定位模块用于监测绳网式AUV回收装置的实时经纬度信息；所述监控摄像头检测AUV的运动位置；所述张力传感器用于监测全回转吊舱推进器与绳网之间的拉力值；所述回转机构对全回转吊舱推进器底部螺旋桨的回转动作进行控制；所述螺旋桨为全回转吊舱推进器提供推动力，所述绳网式AUV回收装置通过无线控制传输模块将采集到的经纬度信号、拉力值输出；

接收绳网式AUV回收装置传送的数据信息的中央控制单元，所述中央控制单元包括供电单元、主控芯片、无线遥控单元和元件控制单元，所述供电单元与主控芯片相连接为其提供电能，所述主控芯片接收无线控制传输模块传送的经纬度信号和拉力值对绳网式AUV回收装置的工作过程进行实时调控，所述无线遥控单元接收主控芯片传送的指令信息控制四个全回转吊舱推进器运动，所述元件控制单元对绳网式AUV回收装置以及起重机液压装置中各元器件进行控制；

起重机液压装置，控制回收AVU的机械臂的起降动作、绞车对缆绳的收放动作以及塔身回转节的回转运动，包括主起降回路、变幅回路和回转回路，所述中央控制单元通过起降回路实现绞车对缆绳的收放动作以完成绳网式AUV回收装置的起降过程，通过变幅回路对控制AUV收放的大臂的起落动作进行调控、通过回转回路控制塔身的回转动作；

在对AUV进行定位时采用如下三种方案：

在塔台处直接观察AUV与绳网式AUV回收装置的位置关系，所述中央控制单元控制绳网式AUV回收装置与AUV到达适合的回收位置；

通过读取北斗定位模块监测到的绳网式AUV回收装置的实时经纬度信息，将该信息与AUV的经纬度和船体自身的经纬度信息进行比较分析、折算出AUV的目的经纬度，通过中央控制单元的控制使绳网式AUV回收装置与AUV到达适合回收的位置；

读取监控摄像头检测到的AUV的运动位置信息，获得AUV与绳网式AUV回收装置的位置差，通过中央控制单元的控制使绳网式AUV回收装置与AUV到达适合回收的位置；

首先预设绳网式AUV回收装置与AUV之间的位置差，预设最大位置差为ΔX1，最小位置差为ΔX2，当超过ΔX1时通过塔身回转、大臂起升以及绞车收放缆绳调整绳网式AUV回收装置的位置；当位置差在ΔX1与ΔX2范围之间时，通过绳网式AUV回收装置的四个全回转吊舱推进器调节整个装置的位置；当位置差小于ΔX2时，该系统不进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种可移动可折叠的绳网式AUV回收系统，其特征在于：在绳网式AUV回收装置完成初始布放时，所述中央控制单元远程控制绳网式AUV回收装置中四个全回转吊舱推进器将绳网拉至完全展开并保持展开状态、以完成后期AUV的回收工作。

3.根据权利要求1所述的一种可移动可折叠的绳网式AUV回收系统，其特征在于：当AUV无法到达绳网式AUV回收装置的回收范围时，通过中央控制单元控制四个全回转吊舱推进器的运动方向，使AUV进入绳网的回收范围进而实现AUV的回收。

4.根据权利要求1所述的一种可移动可折叠的绳网式AUV回收系统，其特征在于：当AUV进入绳网式AUV回收装置的回收范围内时，中央控制单元控制船用起重机缓慢吊起绳网式AUV回收装置，此时绳网范围内的AUV在绳网以及水流的共同作用下进入AUV回收舱。

5.根据权利要求1所述的一种可移动可折叠的绳网式AUV回收系统，其特征在于：当AUV完全进入AUV回收舱之后，中央控制单元控制船用起重机将绳网式AUV回收装置吊放至回收甲板上完成对AUV的回收工作。

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