CN113460274A - 一种auv自主回收/布放装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种AUV自主回收/布放装置及其实现方法，包括母船，母船上设有若干执行部，执行部用于回收和布放AUV；执行部包括固定在母船甲板上的底座，底座上转动连接有高度调节总成，高度调节总成传动连接有连杆组件；连杆组件的末端设置有旋转机械臂，旋转机械臂上设置有夹持套筒；高度调节总成和连杆组件用于调整旋转机械臂的位置高度，旋转机械臂用于调整夹持套筒的角度，夹持套筒用于回收/布放AUV。本发明自动化程度高、有效提高了回收/布放AUV的工作效率，提高了AUV的回收/布放效率，降低了工作人员的工作强度，工作风险小，同时也能有效避免夹持不稳或夹持角度误差导致的AUV损坏。

Description

一种AUV自主回收/布放装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，特别是涉及一种AUV自主回收/布放装置及其实现方法。

背景技术

大海是世界万物的起源，海洋约占地球表面积的71％，在孕育了诸多动植物以及人类的同时，其储藏的矿产资源、以及生物资源也是无可限量的。在进入21世纪后，人类对于资源开发要求更大，海洋成为了人类开发资源的第二大开发基地，但是人力资源的有限性限制了对于海洋的开发，于是各国将目光投入了水下机器人研究这个领域，它可以搭载不同类型的设备进行高效率水下工作。自主式水下机器人(Autonomous UnderwaterVehicle，AUV)，是水下机器人大家族中非常重要的一员，用途也很广泛，如海洋环境监测、资源勘察、水文视察、地形测绘、海域巡查等多种国防与民用用处。

在海事试验中AUV的回收和布放一直存在着很多问题，由于海洋环境的复杂多变，导致AUV的定位精度严重下降，在回收过程中很容易由于碰撞产生损坏。现阶段AUV的布放一般为通过吊机配合载人小船来完成，通过母船上的吊机先将AUV放到海面上，通过母船上的吊机再将载人小船放到海面上，由布放人员把吊钩从AUV的吊环上取下，自此布放过程完成。AUV回收过程中可以通过网状结构回收，通过网状结构将AUV打捞上来，但是很容易对AUV传感器造成伤害；与此同时，现阶段的AUV无法完成自主精确的回收，如果采用传统的机械手回收，对操作人员的操作精准度要求较高，同时可能因为机械手操作不当，导致AUV搭载的传感器模块发生损坏。当前AUV的回收还是采用手动的方式，一般由母船搭载一个或者几个载人小船，通过吊臂将小船放到海面上，接着人工驾驶之后靠近AUV后通过人工的挂钩等方式锁紧AUV，然后通过人工拉拽的方式靠近母船，再通过吊钩将载人小船吊装上船，这是一种效率极低且安全性极低的回收方式，尤其是在复杂的海洋环境下，对回收人员的安全是极大的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种AUV自主回收/布放装置及其实现方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种AUV自主回收/布放装置，包括母船，所述母船上设有若干执行部，所述执行部用于回收和布放AUV；

所述执行部包括固定在所述母船甲板上的底座，所述底座上转动连接有高度调节总成，所述高度调节总成传动连接有连杆组件；

所述连杆组件的末端设置有旋转机械臂，所述旋转机械臂上设置有夹持套筒；

所述高度调节总成和所述连杆组件用于调整旋转机械臂的位置高度，所述旋转机械臂用于调整所述夹持套筒的角度，所述夹持套筒用于回收/布放AUV。

优选的，所述连杆组件包括第一连杆、第二连杆和支撑杆，所述第一连杆和所述第二连杆与所述高度调节总成铰接，所述支撑杆与所述高度调节总成固接；

所述第一连杆的末端铰接有三角臂的第一角，所述三角臂的第二角铰接有第三连杆；所述第二连杆的末端铰接有第四连杆，所述第四连杆分别与所述三角臂的第三角以及所述支撑杆的末端轴接；

所述第三连杆和所述第四连杆的末端分别与所述旋转机械臂铰接。

优选的，所述旋转机械臂包括分别与所述第三连杆和所述第四连杆铰接的腕关节，所述腕关节的底端固接有连接组件，所述连接组件的底端设置有摄像头；所述连接组件的末端铰接有机械手，所述机械手与所述夹持套筒固接。

优选的，所述连接组件包括对应设置的上固定台和下固定台，所述上固定台上端转动连接有连接底座，所述连接底座与所述腕关节固接；述所述上固定台与所述下固定台之间固接有若干连接柱；所述上固定台与所述下固定台之间设置有夹持液压缸，所述夹持液压缸的输出端贯穿所述下固定台并固接有移动块，所述摄像头固定在所述移动块的底端；所述移动块通过铰接杆与所述机械手铰接。

优选的，所述机械手包括第五连杆、第六连杆、第七连杆和第八连杆，所述第五连杆与所述第六连杆对称设置，所述第七连杆与所述第八连杆对称设置；所述第五连杆和第七连杆通过一个所述铰接杆与所述移动块铰接，所述第六连杆与所述第八连杆通过另一个所述铰接杆与所述移动块铰接；所述第五连杆和所述第七连杆的下端铰接有第一爪，所述第六连杆和所述第八连杆的下端铰接有第二爪；所述夹持套筒固接在所述第一爪与所述第二爪之间。

优选的，所述夹持套筒包括对称设置的第一半筒和第二半筒；所述第一半筒与所述第一爪固接，所述第二半筒与所述第二爪固接；所述第一半筒和所述第二半筒的顶部分别开设有豁口，两个所述豁口构成一字隔断。

一种AUV自主回收/布放实现法，包括以下步骤：

a、定位机械手方向；

b、布放AUV；

c、回收AUV。

优选的，所述步骤a包括，

步骤：操作机械手放到海平面上，打开移动块上的摄像头；

步骤2：操作AUV进入机械手活动范围后，停止操作AUV；

步骤3：识别AUV上提前画好的标志线，通过船载计算机对标志线进行目标直线检测；

步骤4：计算机械手需要在各个自由度上转动的角度，调整机械手角度。

优选的，所述步骤b包括，步骤：把AUV放到夹持套筒内，操作执行部经夹持套筒放到母船上；

步骤2：操作执行部将夹持套筒放置海平面上；

步骤3：操作执行部将AUV投放，然后操作旋转机械臂回收到母船甲板上。

优选的，所述步骤c包括，

步骤：驾驶母船靠近AUV或操作AUV靠近母船；

步骤2：操作旋转机械臂放入海面合适位置；

步骤3：调整夹持套筒的角度；

步骤4：捕捉AUV上提前标记好的标志线，调整机械手的角度，将AUV进入夹持套筒内；

步骤5：操纵旋转机械臂将AUV回收到母船上，完成回收。

本发明公开了以下技术效果：本发明提供一种AUV自主回收/布放装置及其实现方法，相对于现有技术，首先，本发明不需要吊机的参与来完成整个AUV的回收/布放过程；在回收/布放的过程中只需要操作人员全程在母船上即可，自动化程度较高的同时提高AUV回收时的安全性；采用旋转机械臂和夹持套筒配合的方式来回收固定AUV，相比于传统机械手而言，不会产生AUV脱落，或者机械手夹持位置不准导致的传感器损坏问题；在AUV进入旋转机械臂的活动范围之后，不需要继续操作AUV，只需要调整机械手的角度即可；通过摄像机对AUV标记线进行特征提取，通过标记线的斜率就可将自动AUV的侧壁与夹持套筒侧壁调整为平行状态；夹持套筒上端有开口，避免剐蹭AUV天线或者其他布置在顶端的传感器。本发明自动化程度高、有效提高了回收/布放AUV的工作效率，提高了AUV的回收/布放效率，降低了工作人员的工作强度，工作风险小，同时也能有效避免夹持不稳或夹持角度误差导致的AUV损坏。

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为本发明AUV自主回收/布放装置的侧视图；

图2为本发明AUV自主回收/布放装置的后视图；

图3为本发明连杆组件结构示意图；

图4为本发明旋转机械臂结构示意图；

图5为本发明连接组件的结构示意图；

图6为本发明机械手的结构示意图；

图7为本发明高度调节总成结构示意图；

图8为本发明连接底座结构示意图；

图9为本发明夹持套筒的三维图；

图10为本发明机械手根据AUV回收姿态自主对准的流程图；

其中，1、执行部；2、底座；3、高度调节总成；4、连杆组件；5、旋转机械臂；6、夹持套筒；7、AUV；8、腕关节；9、连接组件；10、摄像头；11、机械手；12、母船；301、总成底板；302、齿圈；303、第一旋转电机；304、蜗杆；305、高度调节液压缸；306、保护壳；401、第一连杆；402、第二连杆；403、第三连杆；404、第四连杆；405、支撑杆；406、三角臂；601、第一半筒；602、第二半筒；603、一字隔断；901、上固定台；902、下固定台；903、连接底座；904、连接柱；905、夹持液压缸；906、移动块；907、铰接杆；908、连接轴；909、第一齿轮；910、第二齿轮；911、第二旋转电机；1101、第五连杆；1102、第六连杆；1103、第七连杆；1104、第八连杆；1105、第一爪；1106、第二爪。

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。

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。

参照图1-10，本发明提供一种AUV自主回收/布放装置，包括母船12，母船12上设有若干执行部1，执行部1用于回收和布放AUV7；

执行部1包括固定在母船12甲板上的底座2，底座2上转动连接有高度调节总成3，高度调节总成3传动连接有连杆组件4；

连杆组件4的末端设置有旋转机械臂5，旋转机械臂5上设置有夹持套筒6；

高度调节总成3和连杆组件4用于调整旋转机械臂5的位置高度，旋转机械臂5用于调整夹持套筒6的角度，夹持套筒6用于回收/布放AUV7。

进一步优化方案，连杆组件4包括第一连杆401、第二连杆402和支撑杆405，第一连杆401和第二连杆402与高度调节总成3铰接，支撑杆405与高度调节总成3固接；

第一连杆401的末端铰接有三角臂406的第一角，三角臂406的第二角铰接有第三连杆403；第二连杆402的末端铰接有第四连杆404，第四连杆404分别与三角臂406的第三角以及支撑杆405的末端轴接；

第三连杆403和第四连杆404的末端分别与旋转机械臂5铰接；第一连杆401和第三连杆403通过三角臂406进行铰接，三角臂406又铰接在支撑杆405上，当高度调节总成3拉动第一连杆401时，第一连杆401、第三连杆403和三角臂406构成杠杆结构，三角臂406与支撑杆405的铰接点为支点，将高度调节总成3的运动传输给旋转机械臂5，进而实现调节旋转机械臂5的目的；第二连杆402和第四连杆404也铰接连接，第四连杆404还与支撑杆405铰接，也构成了杠杆结构，以支撑杆405为支点，将高度调节总成3的运动传输给旋转机械臂5，进而实现调节旋转机械臂5的目的；三角臂406的目的是延长第一连杆401和第三连杆403的传输距离，第四连杆404与旋转机械臂5的铰接点位于旋转机械臂5顶面靠近母船12的一侧，第三连杆403与旋转机械臂5的接机点位于旋转机械臂5顶面的中部，通过高度调节总成3对第一连杆401的第二连杆402的差异化输出以及三角臂406的调节功能，使旋转机械臂5一直垂直朝向海面，保证回收会/布放AUV7的过程中旋转机械臂5的稳定，降低AUV7损坏的概率，提高了安全性。

进一步的，支撑杆405远离高度调节总成3的一端与第四连杆404的中部铰接，铰接点到第二连杆402与第四连杆404铰接点的距离小于到旋转机械臂5的距离；根据力矩平衡的原理，该设计采用的是力量换距离的思想，即该设计会使高度调节总成3通过第四连杆404带动旋转机械臂5的力远远高于旋转机械臂5的重量，但高度调节总成3的调节距离会数倍的作用在旋转机械臂5上，倍数取决于两端距离的比例，节省了母船12上的空间，放大了连杆组件4的调节距离。

进一步的，高度调节总成3包括总成底板301，所述总成底板301的下端与底座2转动连接，总成底板301的外壁绕设固接有齿圈302，底座2上固定有第一旋转电机303，第一旋转电机303的输出轴固接有蜗杆304，蜗杆304与齿圈302啮合连接；总成底板301上设置有高度调节液压缸305，高度调节液压缸305的两个输出端分别与第一连杆401和第二连杆402铰接，支撑杆405固接在总成底板301的顶面；第一旋转电机303通过带动蜗杆304带动总成底板301在底座2上旋转，进而调节连杆组件4和旋转机械臂5相对于母船12的方位；高度调节液压缸305分别将输出端的位移通过连杆组件4传递给旋转机械臂5，使旋转机械臂5的高度变化，从而升高或降低。

进一步的，为了保护高度调节总成3的内部结构，高度调节总成3的外侧设置有一层保护壳306，保护壳306的下端固定在底板301上，保护壳306顶端开设有供第一连杆401、第二连杆402和支撑杆405穿出的通孔。

进一步优化方案，旋转机械臂5包括分别与第三连杆403和第四连杆404铰接的腕关节8，腕关节8的底端固接有连接组件9，连接组件9的底端设置有摄像头10；连接组件9的末端铰接有机械手11，机械手11与夹持套筒6固接；连接组件9包括对应设置的上固定台901和下固定台902，上固定台901上端转动连接有连接底座903，连接底座903与腕关节8固接；上固定台901与下固定台902之间固接有若干连接柱904；上固定台901与下固定台902之间设置有夹持液压缸905，夹持液压缸905的输出端贯穿下固定台902并固接有移动块906，摄像头10固定在移动块906的底端；移动块906通过铰接杆907与机械手11铰接。腕关节8通过与第三连杆403和第四连杆404铰接，方便调节旋转机械臂5的位置高度，同时使旋转机械臂5一直处于水平状态；上固定台901的顶面通过连接轴908固接有第一齿轮909，第一齿轮909伸入连接底座903内，连接轴908与连接底座903转动连接，连接底座903内设有第二旋转电机911，第二旋转电机911的输出端固接有第二齿轮910，第一齿轮909和第二齿轮910啮合连接，第二旋转电机911通过啮合的第一齿轮909和第二齿轮910带动上固定台901转动，进而带动下固定台902和与下固定台902铰接的机械手11转动，调节机械手11的角度，进而调节夹持套筒6的角度，使夹持套筒6适应AUV7的角度；夹持液压缸905的输出端穿过下固定台902并固接有移动块906，移动块906通过铰接杆907与机械手11铰接，当移动块906在夹持液压缸905的作用下上下移动时，就可以通过铰接杆907带动机械手11开合，实现机械手11的夹持功能；移动块906下的摄像头10用于对机械手11的夹持情况和被夹持的AUV7整体进行定位和拍摄，便于操控人员控制机械手11回收/布放AUV7，摄像头10与船载电脑(图中未显示)电性连接。

进一步的，为保证机械手11的运动对称且稳定，夹持效果好，铰接杆907为两根，两根铰接杆907在移动块906下对称设置。

进一步的，为了精确控制机械手11的旋转角度，第二旋转电机911为步进电机或伺服电机，且第二齿轮910的直径小于第一齿轮909，机械手11的旋转速度降低，精度升高，防止转过现象产生。

进一步优化方案，机械手11包括第五连杆1101、第六连杆1102、第七连杆1103和第八连杆1104，第五连杆1101与第六连杆1102对称设置，第七连杆1103与第八连杆1104对称设置；第五连杆1101和第七连杆1103通过一个铰接杆907与移动块906铰接，第六连杆1102与第八连杆1104通过另一个铰接杆907与移动块906铰接；第五连杆1101个第七连杆1103的下端铰接有第一爪1105，第六连杆1102和第八连杆1104的下端铰接有第二爪1106；夹持套筒6固接在第一爪1105与第二爪1106之间。当需要第一爪1105和第二爪1106夹持时，移动块906在夹持液压缸905的作用下上移，铰接杆907拉动第五连杆1101、第六连杆1102、第七连杆1103和第八连杆1104的末端向中间移动，进而使第一爪1105和第二爪1106夹紧，当需要第一祝和第二爪1106分开时，移动块906在夹持液压缸905的作用下下移，铰接杆907推动第五连杆1101、第六连杆1102、第七连杆1103和第八连杆1104的末端向两侧移动，进而使第一爪1105和第二爪1106松开，进而实现机械手11的夹持和放松操作。

进一步的，同一根铰接杆907的末端与外侧的第七连杆1103或第八连杆1104中部铰接，中部与第五连杆1101或第七连杆1103的中部铰接，因此外侧的第七连杆1103和第八连杆1104的运动距离大于第五连杆1101和第六连杆1102的运动距离，使得第一爪1105好第二爪1106的末端运动速度高于顶端的运动速度，便于夹持套筒6闭合夹紧AUV7。

进一步优化方案，夹持套筒6包括对称设置的第一半筒601和第二半筒602；第一半筒601与第一爪1105固接，第二半筒602与第二爪1106固接；第一半筒601和第二半筒602的顶部分别开设有豁口，两个豁口构成一字隔断603。第一半筒601和第二半筒602对称设置，二者可分可合，合并时组成的夹持套筒6的内径与AUV7的尺寸相适配，将AUV7夹持后不会掉落也不会晃动，分开时，通过第一爪1105好第二爪1106分开，便于放开AUV7；由于AUV7的顶部都设有天线和其他传感器，第一半筒601和第二半筒602的顶部位置对称开设豁口，两个豁口组成一字隔断603，用于夹持AUV7时保护AUV7的天线和传感器，防止夹持套筒6将天线和传感器压坏。

进一步的，第一爪1105和第二爪1106相对的一侧为弧面形，与第一半筒601和第二半筒602的外缘相对应，第一半筒601和第二半筒602通过螺栓与第一爪1105和第二爪1106固接；夹持不同型号的AUV7，更换第一半筒601和第二半筒602即可。

一种AUV自主回收/布放实现方法，包括以下步骤：

a、定位机械手11方向；

b、布放AUV7；

c、回收AUV7。

进一步优化方案，步骤a包括，

步骤1：操作机械手11放到海平面上，打开移动块906上的摄像头10；

步骤2：操作AUV7进入机械手11活动范围后，停止操作AUV7；

步骤3：识别AUV7上提前画好的标志线，通过船载计算机对标志线进行目标直线检测；通过摄像头10对AUV7上提前画好的标志线进行识别，然后通过船载计算机(图中未显示)对标志线进行目标直线检测识别，对AUV7的基点进行定位，便于机械手11操控夹持套筒6进行夹持；

步骤4：计算机械手11需要在各个自由度上转动的角度，调整机械手11角度。由船载计算机根据直线检测结果计算机械手11需要在各个自由度上转动的角度，通过人为调整或自主调整机械手11角度，以吻合AUV7回收时的姿态，并保证AUV7回收过程中侧壁与夹持套筒6侧壁保持平行。

进一步的，步骤3的识别步骤包括，

步骤3.1：建立摄像机坐标系，所述摄像机坐标系为二维直角坐标系，原点位于摄像机镜头的光心处，摄像机坐标系的X轴与Y轴过原点分别与摄像机的感光元件的宽和高平行，且所在平面与成像平面平行；

步骤3.2将摄像机的摄像头10采集的图像进行灰度化处理，再进行二值化处理；

步骤3.3通过Hough变换进行直线拟合，计算直线与摄像机坐标系Y轴的夹角，并规定顺时针为正方向，逆时针为负方向；

上述坐标系的建立、图像的采集和灰度化处理、二值化处理以及Hough变换均为常用的图像处理技术，为现有技术，此处不进行赘述。

进一步优化方案，步骤b包括，

步骤1：把AUV7放到夹持套筒6内，操作执行部1经夹持套筒6放到母船12上；先检查好AUV7的各项功能是否正常运行，然后将AUV7放入夹持套筒6中，操作执行部1将夹持套筒6放到母船12甲板指定的位置，然后进行有效固定，在通过母船12将AUV7运送到指定的待投放位置；

步骤2：操作执行部1将夹持套筒6放置海平面上；由甲板上的操作人员操作执行部1的连杆组件4，将机械手11移动到海面上；

步骤3：操作执行部1将AUV7投放，然后操作旋转机械臂5回收到母船12甲板上；然后控制机械手11张开，将夹持套筒6分成两部分，将被夹持套筒6夹持的AUV7放入海中；然后再次操控连杆组件4将机械手11收回母船12甲板，方便后续使用。

进一步优化方案，步骤c包括，

步骤1：驾驶母船12靠近AUV7或操作AUV7靠近母船12；操作人员驾驶母船12靠近待回收的AUV7或者由操作人员操纵AUV7靠近母船12，使二者之间的距离缩小，便于回收AUV7；

步骤2：操作旋转机械臂5放入海面合适位置；由母船12上的回收人员通过操作连杆组件4，将旋转机械臂5和夹持套筒6放入合适的海平面位置，通过手动或自动调节的方式使旋转机械臂5的运动过程稳定平顺；

步骤3：调整夹持套筒6的角度；由于海洋环境或天气的影响，海面通常会有波浪起伏，导致AUV7随之产生被动且无法调节的艏摇或横倾移动，通过转动连接的连接底座903和上固定台901，带动机械手11转动，调整机械手11和夹持套筒6的角度，以适应AUV7的姿态；

步骤4：捕捉AUV7上提前标记好的标志线，调整机械手11的角度，将AUV7进入夹持套筒6内；只要AUV7处于机械手11的活动范围之内，就可以通过固定在机移动块906上的摄像机对提前标记好的标志线先进行特征提取，此时可以自动调整机械手11的角度，或者人为调整角度，使AUV7顺利进入夹持套筒6中，通过机械手11固定夹紧，防止AUV7脱落；

步骤5：操纵旋转机械臂5将AUV7回收到母船12上，完成回收；由回收人员通过手动操控连杆组件4提升旋转机械臂5，带动被夹持套筒6捕获的AUV7移动到木船甲板上指定位置，并进行有效固定，进而完成AUV7回收。

使用方法：

一般的使用过程为先将AUV7布放，AUV7工作完成后进行机械手11和AUV7的定位，然后回收AUV7，本次将以常规顺序进行描述，其他应用根据使用环境及用途调整顺序即可，依然在本申请的保护范围之内。

先检查好AUV7的各项功能是否正常运行，然后将AUV7放入夹持套筒6中，操作执行部1将夹持套筒6放到母船12甲板指定的位置，然后进行有效固定，在通过母船12将AUV7运送到指定的待投放位置；到达指定位置后，由甲板上的操作人员操作执行部1的连杆组件4，将机械手11移动到海面上；然后控制机械手11张开，将夹持套筒6分成两部分，将被夹持套筒6夹持的AUV7放入海中；然后再次操控连杆组件4将机械手11收回母船12甲板，方便后续使用。

待AUV7执行完任务后，操作人员驾驶母船12靠近待回收的AUV7或者由操作人员操纵AUV7靠近母船12，使二者之间的距离缩小，便于回收AUV7；由母船12上的回收人员通过操作连杆组件4，将旋转机械臂5和夹持套筒6放入合适的海平面位置；通过转动连接的连接底座903和上固定台901，带动机械手11转动，调整机械手11和夹持套筒6的角度，以适应AUV7的姿态；只要AUV7处于机械手11的活动范围之内，就可以通过固定在移动块906上的摄像头10对提前标记好的标志线先进行特征提取，此时可以自动调整机械手11的角度，或者人为调整角度，使AUV7顺利进入夹持套筒6中，通过机械手11固定夹紧，防止AUV7脱落；由回收人员通过手动操控连杆组件4提升旋转机械臂5，带动被夹持套筒6捕获的AUV7移动到木船甲板上指定位置，并进行有效固定，进而完成AUV7回收。

本发明自动化程度高、有效提高了回收/布放AUV7的工作效率，提高了AUV7的回收/布放效率，降低了工作人员的工作强度，工作风险小，同时也能有效避免夹持不稳或夹持角度误差导致的AUV7损坏。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种AUV自主回收/布放装置，包括母船(12)，其特征在于：所述母船(12)上设有若干执行部(1)，所述执行部(1)用于回收和布放AUV(7)；

所述执行部(1)包括固定在所述母船(12)甲板上的底座(2)，所述底座(2)上转动连接有高度调节总成(3)，所述高度调节总成(3)传动连接有连杆组件(4)；

所述连杆组件(4)的末端设置有旋转机械臂(5)，所述旋转机械臂(5)上设置有夹持套筒(6)；

所述高度调节总成(3)和所述连杆组件(4)用于调整旋转机械臂(5)的位置高度，所述旋转机械臂(5)用于调整所述夹持套筒(6)的角度，所述夹持套筒(6)用于回收/布放AUV(7)。

2.根据权利要求1所述的AUV自主回收/布放装置，其特征在于：所述连杆组件(4)包括第一连杆(401)、第二连杆(402)和支撑杆(405)，所述第一连杆(401)和所述第二连杆(402)与所述高度调节总成(3)铰接，所述支撑杆(405)与所述高度调节总成(3)固接；

所述第一连杆(401)的末端铰接有三角臂(406)的第一角，所述三角臂(406)的第二角铰接有第三连杆(403)；所述第二连杆(402)的末端铰接有第四连杆(404)，所述第四连杆(404)分别与所述三角臂(406)的第三角以及所述支撑杆(405)的末端轴接；

所述第三连杆(403)和所述第四连杆(404)的末端分别与所述旋转机械臂(5)铰接。

3.根据权利要求2所述的AUV自主回收/布放装置，其特征在于：所述旋转机械臂(5)包括分别与所述第三连杆(403)和所述第四连杆(404)铰接的腕关节(8)，所述腕关节(8)的底端固接有连接组件(9)，所述连接组件(9)的底端设置有摄像头(10)；所述连接组件(9)的末端铰接有机械手(11)，所述机械手(11)与所述夹持套筒(6)固接。

4.根据权利要求3所述的AUV自主回收/布放装置，其特征在于：所述连接组件(9)包括对应设置的上固定台(901)和下固定台(902)，所述上固定台(901)上端转动连接有连接底座(903)，所述连接底座(903)与所述腕关节(8)固接；所述上固定台(901)与所述下固定台(902)之间固接有若干连接柱(904)；所述上固定台(901)与所述下固定台(902)之间设置有夹持液压缸(905)，所述夹持液压缸(905)的输出端贯穿所述下固定台(902)并固接有移动块(906)，所述摄像头(10)固定在所述移动块(906)的底端；所述移动块(906)通过铰接杆(907)与所述机械手(11)铰接。

5.根据权利要求4所述的AUV自主回收/布放装置，其特征在于：所述机械手(11)包括第五连杆(1101)、第六连杆(1102)、第七连杆(1103)和第八连杆(1104)，所述第五连杆(1101)与所述第六连杆(1102)对称设置，所述第七连杆(1103)与所述第八连杆(1104)对称设置；所述第五连杆(1101)和第七连杆(1103)通过一个所述铰接杆(907)与所述移动块(906)铰接，所述第六连杆(1102)与所述第八连杆(1104)通过另一个所述铰接杆(907)与所述移动块(906)铰接；所述第五连杆(1101)和所述第七连杆(1103)的下端铰接有第一爪(1105)，所述第六连杆(1102)和所述第八连杆(1104)的下端铰接有第二爪(1106)；所述夹持套筒(6)固接在所述第一爪(1105)与所述第二爪(1106)之间。

6.根据权利要求5所述的AUV自主回收/布放装置，其特征在于：所述夹持套筒(6)包括对称设置的第一半筒(601)和第二半筒(602)；所述第一半筒(601)与所述第一爪(1105)固接，所述第二半筒(602)与所述第二爪(1106)固接；所述第一半筒(601)和所述第二半筒(602)的顶部分别开设有豁口，两个所述豁口构成一字隔断(603)。

7.一种AUV自主回收/布放实现方法，根据权利要求1-6任意一项所述的AUV自主回收/布放装置，其特征在于，包括以下步骤：

a、定位机械手(11)方向；

b、布放AUV(7)；

c、回收AUV(7)。

8.根据权利要求7所述的AUV自主回收/布放实现方法，其特征在于：所述步骤a包括，

步骤1：操作机械手(11)放到海平面上，打开移动块(906)上的摄像头(10)；

步骤2：操作AUV(7)进入机械手(11)活动范围后，停止操作AUV(7)；

步骤3：识别AUV(7)上提前画好的标志线，通过船载计算机对标志线进行目标直线检测；

步骤4：计算机械手(11)需要在各个自由度上转动的角度，调整机械手(11)角度。

9.根据权利要求8所述的AUV自主回收/布放实现方法，其特征在于：所述步骤b包括，步骤1：把AUV(7)放到夹持套筒(6)内，操作执行部(1)经夹持套筒(6)放到母船(12)上；

步骤2：操作执行部(1)将夹持套筒(6)放置海平面上；

步骤3：操作执行部(1)将AUV(7)投放，然后操作旋转机械臂(5)回收到母船(12)甲板上。

10.根据权利要求9所述的AUV自主回收/布放实现方法，其特征在于：所述步骤c包括，

步骤1：驾驶母船(12)靠近AUV(7)或操作AUV(7)靠近母船(12)；

步骤2：操作旋转机械臂(5)放入海面合适位置；

步骤3：调整夹持套筒(6)的角度；

步骤4：捕捉AUV(7)上提前标记好的标志线，调整机械手(11)的角度，将AUV(7)进入夹持套筒(6)内；

步骤5：操纵旋转机械臂(5)将AUV(7)回收到母船(12)上，完成回收。

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