CN113212709B - 一种基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放auv的装置 - Google Patents

一种基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放auv的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，包括柔性抱紧面和驱动装置。其中，柔性抱紧面能够抱紧和释放AUV，驱动装置包括槽口变形装置和槽底变形装置。槽口变形装置包括第一驱动装置、第一连接部和第二连接部；第一连接部和第二连接部均与柔性抱紧面相连；第一驱动装置能够使第一连接部与第二连接部相互靠近和远离，形成尺寸变化的槽口。槽底变形装置包括第二驱动装置和第三连接部，第三连接部与柔性抱紧面的内侧面相连，第三连接部位于第一连接部与第二连接部之间，第二驱动装置能够使第三连接部向水下滑翔机外侧和内侧运动，形成深度变化的槽底。相比于现有技术，本发明使水下滑翔机能够在水下对AUV进行释放与回收操作。

Description

一种基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置
技术领域
本发明涉及水下探测技术领域，特别是涉及一种基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置。
背景技术
目前，世界各国都越来越重视海洋资源的价值，为了进一步让海洋资源得到更充分的开发与利用，都在发展着各自的和海洋资源开发利用相关的技术，探索工作已向深海延伸，相关技术也更加智能化、自动化，所以科技工作者开始致力于自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)技术的研究和应用。
近年来，水下滑翔机作为一种新型无人水下航行器，其具有能耗小、续航力强、制造成本和维护费用低、可大量投放和重复使用等特点，是一种可满足长时续、大范围海洋探索的需要，可长时间机动部署的水下运载平台或监测平台，由于其诸多优势而受到世界各国的高度重视。
不过目前而言，针对基于水下滑翔机对AUV进行回收与释放的相关技术依旧处于初期并未成熟。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，以实现水下滑翔机在水下对AUV的释放与回收操作，减小外形变化对水流阻力的影响。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，包括：
用于和水下滑翔机表面的柔性材料一体连接的柔性抱紧面，所述柔性抱紧面能够抱紧和释放AUV；
用于使所述柔性抱紧面变形以抱紧和释放AUV的驱动装置，所述驱动装置包括槽口变形装置和槽底变形装置；
所述槽口变形装置包括第一驱动装置、第一连接部和第二连接部；所述第一连接部和所述第二连接部均与所述柔性抱紧面相连；所述第一驱动装置能够使所述第一连接部与所述第二连接部相互靠近和远离，以形成尺寸变化的槽口；
所述槽底变形装置包括第二驱动装置和第三连接部，所述第三连接部与所述柔性抱紧面相连，所述第三连接部位于所述第一连接部与所述第二连接部之间，所述第二驱动装置能够使所述第三连接部向外和向内运动，以形成深度变化的槽底。
优选地，还包括弹性网，所述弹性网固定于所述柔性抱紧面的内侧面，所述第三连接部与所述弹性网相连。
优选地，所述第一驱动装置为双向驱动装置，所述第一驱动装置能够使所述第一连接部与所述第二连接部同步靠近和远离。
优选地，所述第一驱动装置包括驱动电机、驱动齿轮、驱动齿条、导轨和夹紧连杆，所述驱动电机与所述驱动齿轮传动连接，所述驱动齿轮同时与两个平行设置的所述驱动齿条啮合，两个所述驱动齿条分别滑动设置于两个所述导轨上，两个所述驱动齿条分别固定于两个所述夹紧连杆的一端，两个所述夹紧连杆的另一端分别与所述第一连接部、所述第二连接部固定相连。
优选地，所述第一驱动装置还包括第一分力板，两个所述夹紧连杆的另一端分别与两个所述第一分力板固定相连，所述第一分力板具有多个第一连接端，其中一个所述第一分力板的多个所述第一连接端同时与所述第一连接部固定相连，另一个所述第一分力板的多个所述第一连接端同时与所述第二连接部固定相连。
优选地，所述第一连接部和所述第二连接部均具有与AUV的外形相适应的弧形面，所述第一连接部的所述弧形面与所述第二连接部的所述弧形面相对设置。
优选地，所述第二驱动装置包括电液推杆，所述电液推杆的驱动端与所述第三连接部相连。
优选地，所述第二驱动装置还包括第二分力板，所述电液推杆的驱动端与所述第二分力板固定相连，所述第二分力板具有多个第二连接端，多个所述第二连接端同时与所述第三连接部固定相连。
优选地，还包括镶嵌在所述柔性抱紧面上的超声波测距传感器模块，所述超声波测距传感器模块位于所述第一连接部和所述第二连接部之间，用于测量AUV与所述柔性抱紧面的垂直距离。
优选地，还包括固定底板，所述固定底板用于固定在水下滑翔机内侧，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均安装于所述固定底板上。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明将柔性抱紧面与水下滑翔机表面的柔性材料一体连接，并通过驱动装置使柔性抱紧面变形，不仅能够实现水下滑翔机在水下对AUV的释放与回收操作，而且在水下对AUV释放与回收后依旧保持水下滑翔机的原来外形，减小外形变化对水流阻力的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本实施例在水下滑翔机上的安装位置示意图；
图2为本实施例在待回收状态下一个视角的示意图；
图3为本实施例在待回收状态下另一个视角的示意图；
图4为本实施例在回收完成后的保形状态下一个视角的示意图；
图5为本实施例在回收完成后的保形状态下另一个视角的示意图；
图6为本实施例在释放完成后的保形状态下一个视角的示意图；
图7为本实施例在释放完成后的保形状态下另一个视角的示意图；
图8为第一驱动装置的部分结构示意图；
附图标记说明：1-水下滑翔机；2-基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置；3-柔性抱紧面；4-弹性网；5-第一连接部；6-第一分力板；7-第三连接部；8-第二分力板；9-夹紧连杆；10-电液推杆；11-导轨；12-驱动齿轮；13-齿条；14-驱动电机；15-螺栓；16-固定底板；17-超声波测距传感器模块。
具体实施方式
下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，以实现水下滑翔机在水下对AUV进行释放与回收操作。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-8所示，本实施例提供一种基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置2，包括用于和水下滑翔机1表面的柔性材料一体连接的柔性抱紧面3，以及用于使柔性抱紧面3变形以抱紧和释放AUV的驱动装置。
其中，柔性抱紧面3能够抱紧和释放AUV，驱动装置包括槽口变形装置和槽底变形装置。槽口变形装置包括第一驱动装置、第一连接部5和第二连接部；第一连接部5和第二连接部均与柔性抱紧面3相连；第一驱动装置能够使第一连接部5与第二连接部相互靠近和远离，以形成尺寸变化的槽口。槽底变形装置包括第二驱动装置和第三连接部7，第三连接部7与柔性抱紧面3相连，第三连接部7位于第一连接部5与第二连接部之间，第二驱动装置能够使第三连接部7向水下滑翔机1外侧和内侧运动，以形成深度变化的槽底。
该装置在使用时，通过驱动装置使柔性抱紧面3变形，从而实现AUV的抱紧和释放。具体的，当柔性抱紧面3形成向水下滑翔机1内侧凹陷的凹槽时(凹槽形状为V形槽或近似为V形槽)，凹槽的槽口宽度不小于AUV的直径，使AUV能够进入凹槽内，该装置处于待回收状态；当AUV进入凹槽后，可通过第一连接部5与第二连接部相互靠近使槽口变小，柔性抱紧面3将AUV抱紧(抱紧后凹槽形状为与AUV的外形相适应的弧形槽)，该装置处于回收完成后的保形状态；当需要将AUV释放时，可通过第一连接部5与第二连接部相互远离使槽口宽度不小于AUV的直径，通过AUV的自主航行、水下滑翔机1的下潜和第三连接部7的外推均可实现AUV的释放。AUV被释放后，柔性抱紧面3形成平滑的曲面，该装置处于释放完成后对水下滑翔机1进行保形的保形状态，从而使水下滑翔机1可以保持流体动力外形，减小水流阻力。
为了避免柔性抱紧面3的破坏，本实施例还包括弹性网4，弹性网4固定于柔性抱紧面3的内侧面，第三连接部7与弹性网4相连。通过将弹性网4作为中间结构，可增大柔性抱紧面3的受力面积，使其受力更加均匀。本实施例中，弹性网4优选为橡胶网，本领域技术人员也可选择其它材质的弹性网4。
需要进行说明的是，由于该柔性抱紧面本身属于水下滑翔机表面结构的一部分，因此，本实施例中柔性抱紧面暴露在外界环境中的一面为外侧面，隐藏在水下滑翔机内部的一面为内侧面。
第一驱动装置的类型有多种，可以只驱动第一连接部5与第二连接部中的一个运动，也可同时驱动第一连接部5与第二连接部，只要能够实现第一连接部5与第二连接部的靠近和远离即可。本实施例中，第一驱动装置为双向驱动装置，第一驱动装置能够使第一连接部5与第二连接部同步靠近和远离。
具体的，第一驱动装置包括驱动电机14、驱动齿轮12、驱动齿条13、导轨11和夹紧连杆9，驱动电机14与驱动齿轮12传动连接，驱动齿轮12同时与两个平行设置的驱动齿条13啮合，两个驱动齿条13分别滑动设置于两个导轨11上，两个驱动齿条13分别固定于两个夹紧连杆9的一端，两个夹紧连杆9的另一端分别与第一连接部5、第二连接部固定相连。
当驱动电机14带动驱动齿轮12旋转时，两个驱动齿条13同步反向移动，经过夹紧连杆9的传动，最终带动第一连接部5和第二连接部同步反向移动。本实施例中，驱动齿轮12与驱动电机14的输出轴键连接，本领域技术人员也可选择齿轮传动等其它常用的传动连接方式。
为了使第一连接部5与第二连接部的受力更均匀，本实施例的第一驱动装置还包括第一分力板6。两个夹紧连杆9的另一端分别与两个第一分力板6固定相连。第一分力板6具有多个第一连接端，其中一个第一分力板6的多个第一连接端同时与第一连接部5固定相连，另一个第一分力板6的多个第一连接端同时与第二连接部固定相连。
除此之外，第一驱动装置还可以是气缸，实际产品中的气缸可以为两个，其中一个气缸与第一连接部相连，另外一个气缸与第二连接部相连，通过两个气缸的运动来使第一连接部与第二连接部相互靠近和远离。
为了使柔性抱紧面3对AUV的抱紧效果更好，本实施例中第一连接部5和第二连接部均具有与AUV的外形相适应的弧形面，第一连接部5的弧形面与第二连接部的弧形面相对设置。
请参考图4和图5，在完成AUV的回收之后，柔性抱紧面3抱紧AUV，因此柔性抱紧面3以及弹性网4均与AUV的外形一致；第一连接部5和第二连接部5的弧形面刚好与弹性网4的形状贴合，以提高柔性抱紧面3对AUV的抱紧效果。
第二驱动装置的类型有多种，只要能够改变凹槽的槽深即可。本实施例中，第二驱动装置包括电液推杆10，电液推杆10的驱动端与第三连接部7相连，通过电液推杆10驱动端的运动即可改变凹槽的槽深。此外，本领域技术人员也可选择丝杆滑块机构等其它类型的第二驱动装置。
为了使第三连接部7的受力更均匀，本实施例的第二驱动装置还包括第二分力板8。电液推杆10的驱动端与第二分力板8固定相连，第二分力板8具有多个第二连接端，多个第二连接端同时与第三连接部7固定相连。
为了更好地控制AUV的抱紧和释放过程，本实施例还包括镶嵌在柔性抱紧面3上的超声波测距传感器模块17。超声波测距传感器模块17位于第一连接部5和第二连接部之间，用于测量AUV与柔性抱紧面3的垂直距离。测量数据传递至水下滑翔机1的控制器，经过控制器的计算后将控制信号输出至驱动电机14和电液推杆10。
进一步的，本实施例还包括固定底板16，固定底板16用于固定在水下滑翔机1内侧，第一驱动装置和第二驱动装置均安装于固定底板16上。具体的，驱动电机14、导轨11和电液推杆10均通过螺栓15与螺母固定于固定底板16上。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，其特征在于，包括：
用于和水下滑翔机表面的柔性材料一体连接的柔性抱紧面，所述柔性抱紧面能够形成向水下滑翔机内侧凹陷的凹槽，通过所述柔性抱紧面的变形抱紧和释放AUV；
用于使所述柔性抱紧面变形以抱紧和释放AUV的驱动装置，所述驱动装置包括槽口变形装置和槽底变形装置；
所述槽口变形装置包括第一驱动装置、第一连接部和第二连接部；所述第一连接部和所述第二连接部均与所述柔性抱紧面相连；所述第一驱动装置能够使所述第一连接部与所述第二连接部相互靠近和远离，以形成尺寸变化的槽口；
所述槽底变形装置包括第二驱动装置和第三连接部，所述第三连接部与所述柔性抱紧面相连，所述第三连接部位于所述第一连接部与所述第二连接部之间，所述第二驱动装置能够使所述第三连接部向外和向内运动，以形成深度变化的槽底。
2.根据权利要求1所述的基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，其特征在于，还包括弹性网，所述弹性网固定于所述柔性抱紧面的内侧面，所述第三连接部与所述弹性网相连。
3.根据权利要求1所述的基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，其特征在于，所述第一驱动装置为双向驱动装置，所述第一驱动装置能够使所述第一连接部与所述第二连接部同步靠近和远离。
4.根据权利要求3所述的基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，其特征在于，所述第一驱动装置包括驱动电机、驱动齿轮、驱动齿条、导轨和夹紧连杆，所述驱动电机与所述驱动齿轮传动连接，所述驱动齿轮同时与两个平行设置的所述驱动齿条啮合，两个所述驱动齿条分别滑动设置于两个所述导轨上，两个所述驱动齿条分别固定于两个所述夹紧连杆的一端，两个所述夹紧连杆的另一端分别与所述第一连接部、所述第二连接部固定相连。
5.根据权利要求4所述的基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，其特征在于，所述第一驱动装置还包括第一分力板，两个所述夹紧连杆的另一端分别与两个所述第一分力板固定相连，所述第一分力板具有多个第一连接端，其中一个所述第一分力板的多个所述第一连接端同时与所述第一连接部固定相连，另一个所述第一分力板的多个所述第一连接端同时与所述第二连接部固定相连。
6.根据权利要求1所述的基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，其特征在于，所述第一连接部和所述第二连接部均具有与AUV的外形相适应的弧形面，所述第一连接部的所述弧形面与所述第二连接部的所述弧形面相对设置。
7.根据权利要求1所述的基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，其特征在于，所述第二驱动装置包括电液推杆，所述电液推杆的驱动端与所述第三连接部相连。
8.根据权利要求7所述的基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，其特征在于，所述第二驱动装置还包括第二分力板，所述电液推杆的驱动端与所述第二分力板固定相连，所述第二分力板具有多个第二连接端，多个所述第二连接端同时与所述第三连接部固定相连。
9.根据权利要求1所述的基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，其特征在于，还包括镶嵌在所述柔性抱紧面上的超声波测距传感器模块，所述超声波测距传感器模块位于所述第一连接部和所述第二连接部之间，用于测量AUV与所述柔性抱紧面的垂直距离。
10.根据权利要求1所述的基于柔性材料水下滑翔机保形回收与释放AUV的装置，其特征在于，还包括固定底板，所述固定底板用于固定在水下滑翔机内侧，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均安装于所述固定底板上。
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