CN114718073B - 一种水下抛石整平装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水下抛石整平装置，属于水下基床填平设备领域，包括水面船、水下作业机器人、第一抛石管、第二抛石管、位置补偿模块、追踪模块、控制器；第一抛石管竖向设置，与水面船连接，用于输送碎石；第二抛石管竖向设置，与水下作业机器人连接，用于将碎石输送至基床；追踪模块包括第一追踪元件、第二追踪元件；第一追踪元件设置在第一抛石管的下端，与控制器连接，追踪第二追踪元件生成追踪信息传输给控制器；第二追踪元件设置在第二抛石管的上端；位置补偿模块分别与水面船、第一抛石管连接，与控制器电连接；控制器根据追踪信息控制位置补偿模块动作使第一抛石管的下端与第二抛石管的上端对应。解决整体抛石管质量大控制难的问题。

Description

一种水下抛石整平装置

技术领域

本发明属于水下基床填平设备技术领域，具体地说，是涉及一种水下抛石整平装置。

背景技术

社会经济不断发展，海陆互联互通对深水桥隧建设提出更多需求和更高要求。其中，水下碎石基床铺设整平是重力式水工建筑、桥梁基础、隧道沉管施工的重要工序之一。世界各国针对水下基床整平作业技术与装备进行了大量的探索、研究和实践，以实现深水基床碎石铺设整平的机械化、自动化与智能化。水下碎石基床铺设整平装备已经从内河走向近海，从浅水走向深水。

水下碎石基床铺设整平设备按构造可分为自升式整平船、浮式整平船、步履式整平机等。这些抛石整平设备受定位能力限制，最大作业水深仅60m。当水深进一步增大时，定位塔架结构复杂，面临重量大、成本高、安装困难等问题；抛石管则存在重量大、控制困难、变形大、定位精度难以保障等难题。伴随着我国基建行业向海外发展，向深水发展，以及特高、特大型桥梁，深水沉管隧道的需求逐步提高，80-100米级深水基床碎石铺设整平工艺与设备的研发也将成为一个重要方向。

发明内容

本发明提供一种水下抛石整平装置，通过设置上下分离的第一抛石管、第二抛石管及在其相对端设置位置追踪装置实现移动的水面船及与水面船分离的基床铺设装置的对应，解决整体抛石管质量大控制难、深水抛石定位难的问题，提高水下基床铺设深度、效率及质量。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种水下抛石整平装置，包括水面船、水下作业机器人、第一抛石管、第二抛石管、位置补偿模块、追踪模块、控制器；

所述第一抛石管竖向设置，与所述水面船连接，用于在所述水面船上向所述第一抛石管内抛石并输送碎石；

所述第二抛石管竖向设置在所述第一抛石管的下方，与所述水下作业机器人连接，用于接收由所述第一抛石管输送的碎石并将其抛至所述水下作业机器人作业的基床上；

所述追踪模块包括第一追踪元件、第二追踪元件，用于相互感应追踪；所述第一追踪元件设置在所述第一抛石管的下端，与所述控制器连接，追踪所述第二追踪元件生成追踪信息传输给所述控制器；所述第二追踪元件设置在所述第二抛石管的上端；

所述位置补偿模块分别与所述水面船、所述第一抛石管连接，与所述控制器电连接；所述控制器根据所述追踪信息控制所述位置补偿模块动作对所述第一抛石管连同所述第一追踪元件进行位置补偿使所述第一抛石管的下端与所述第二抛石管的上端对应。

根据本申请的一些实施例，还包括船体监测模块，其与所述控制器通信连接，用于检测所述水面船的运动及姿态信息并传输给所述控制器；

所述控制器根据所述运动及姿态信息控制所述位置补偿模块主动补偿所述第一抛石管的下端的位置。

根据本申请的一些实施例，设定随船坐标系，其z轴垂直于所述水面船的长度方向与宽度方向组成的平面；

所述位置补偿模块包括两个电动推杆或两个液压推杆，分别设置在所述随船坐标系的z轴与x轴组成的竖直平面上、z轴与y轴组成的竖直平面上，用于对所述第一抛石管沿所述随船坐标系的x轴与y轴进行位置补偿。

根据本申请的一些实施例，所述第一追踪元件为光学追踪器；所述第二追踪元件为激光光源。

根据本申请的一些实施例，还包括绝对高度测量模块、第一倾斜仪、第一水压传感器、第二水压传感器；

所述绝对高度测量模块设置在所述第一抛石管的上端，与所述控制器连接，用于测量所述第一抛石管的上端的绝对高度，记为第一绝对高度并传输给所述控制器；

所述第一倾斜仪设置在所述第一抛石管上，用于检测所述第一抛石管相对竖直方向的倾斜度，记为第一倾斜度，并将所述第一倾斜度传输给所述控制器；所述控制器根据所述第一倾斜度及所述第一抛石管的长度计算得出所述第一抛石管的竖直高度；

所述第一水压传感器设置在所述第一抛石管的下端，与所述控制器电连接，用于测量所述第一抛石管的下端的水压，记为第一水压，并传输给所述控制器；所述第二水压传感器设置在所述第二抛石管的上端，与所述控制器电连接，用于测量所述第二抛石管的上端的水压，记为第二水压，并传输给所述控制器；所述控制器根据所述第一水压、所述第二水压、海水密度计算得出所述第一抛石管的下端与所述第二抛石管的上端之间的竖直距离；进而由所述第一绝对高度、所述竖直高度、所述竖直距离、所述第二抛石管至所述水下作业机器人的高度计算得出所述水下作业机器人的绝对高度，记为第二绝对高度；

所述控制器内配置有所述水下作业机器人的标准高度，并根据所述标准高度、所述第二绝对高度控制所述水下作业机器人进行高度调节。

根据本申请的一些实施例，所述绝对高度测量模块为GPS/RTK模块。

根据本申请的一些实施例，所述水下作业机器人为步履式机器人，其包括多个撑腿、第二倾斜仪、第三倾斜仪，其分别与所述控制器连接；

所述第二倾斜仪、所述第三倾斜仪分别设置在所述水下作业机器人的机身上，用于检测所述机身相对水平面在x轴方向上、在y轴方向上的倾斜度，记为第二倾斜度、第三倾斜度，并传输给所述控制器；

所述撑腿高度可调，其与所述控制器电连接，由所述控制器控制调整高度；所述控制器根据所述第二倾斜度、所述第三倾斜度分别控制各所述撑腿动作使所述机身保持水平。

根据本申请的一些实施例，所述水下作业机器人还包括刮石板，其与所述机身可移动连接，由所述控制器控制，用于将所述基床刮平；

所述第二抛石管与所述机身可移动连接，且相对所述机身竖直设置；所述第二抛石管由所述控制器控制，其可移动方向与所述刮石板的可移动方向相同；

当所述第二抛石管向所述基床上抛石时，所述第二抛石管、所述刮石板同向移动。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的水下抛石整平装置设置可进行位置补偿的第一抛石管及与第一抛石管分离设置的第二抛石管，且第一抛石管的下端、第二抛石管的上端分别设置有具有感应功能的追踪模块，并通过第一追踪元件对第二追踪元件的感应实时控制位置补偿模块动作，调整第一抛石管下端的位置使其与第二抛石管的上端对应，方便第二抛石管的上端准确的接收第一抛石管抛下的碎石。通过第一抛石管与第二抛石管的接力抛石实现深水基床的作业，提高水下作业的深度，满足深水作业需求；第一抛石管与水面船连接，第二抛石管与水下作业机器人连接，减少与水面船连接的抛石管的长度及重量，降低位置补偿模块调整第一抛石管倾斜度的难度，提高第一抛石管的位置补偿的准确性及精度；通过第一抛石管下端与第二抛石管上端的追踪模块完成抛石接力及第二抛石管与水下作业机器人固定连接控制作业，降低抛石地点定位的难度，提高抛石定位的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明所提出的一种水下抛石整平装置的一种实施例的结构示意图；

图2是本发明所提出的一种水下抛石整平装置的一种实施例的控制连接示意图。

图中，

1、水面船；2、水下作业机器人；21、撑腿；22、第一驱动装置；23、第二驱动装置；24、刮石板；25、机身；3、第一抛石管；4、第二抛石管；41、接石件；5、位置补偿模块；6、追踪模块；61、第一追踪元件；62、第二追踪元件；7、控制器；8、基床；9、船体监测模块；10、水流检测模块；20、绝对高度测量模块；30、第一倾斜仪；40、第二倾斜仪；50、第三倾斜仪；70、第一水压传感器；80、第二水压传感器；

H1、第一绝对高度；H2、第二绝对高度；H、竖直高度；L1、第一抛石管长度；L2、第二抛石管至水下作业机器人的距离；L、竖直距离；α1、第一倾斜度。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中至始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

参照图1及图2，本发明公开一种水下抛石整平装置，包括水面船1、水下作业机器人2、第一抛石管3、第二抛石管4、位置补偿模块5、追踪模块6、控制器7。

第一抛石管3竖向设置，与水面船1连接；水面船1用于提供碎石，并将碎石由第一抛石管3的上端装入第一抛石管3；第一抛石管3为无形变坚固管结构；装入第一抛石管3的碎石沿第一抛石管3向下输送。

第二抛石管4无形变坚固管结构，其竖向设置在第一抛石管3的下方，与水下作业机器人2连接，用于接收由第一抛石管3输送的碎石，并将接收的碎石输送至水下作业机器人2作业的基床8上；基床8上的碎石由水下作业机器人2整平和/或夯实。

追踪模块6包括第一追踪元件61、第二追踪元件62，其用于相互感应配合完成追踪。第一追踪元件61设置在第一抛石管3的下端，与控制器7连接，追踪第二追踪元件62生成追踪信息传输给控制器7；第二追踪元件62设置在第二抛石管4的上端。

位置补偿模块5分别与水面船1、第一抛石管3连接，与控制器7电连接。控制器7循环或实时接收第一追踪元件61发送的追踪信息，并根据接收到的追踪信息控制位置补偿模块5动作，对第一抛石管3连同第一追踪元件61进行位置补偿或调整，使第一抛石管3的下端与第二抛石管4的上端对应，便于碎石由第一抛石管3的下端抛出时由第二抛石管4接收。

本发明的水下抛石整平装置设置可进行位置补偿的第一抛石管3及与第一抛石管3分离设置的第二抛石管4，且第一抛石管3的下端、第二抛石管4的上端分别设置有具有感应功能的追踪模块6，并通过第一追踪元件61对第二追踪元件62的感应实时控制位置补偿模块5动作，调整第一抛石管3下端的位置使其与第二抛石管4的上端对应，方便第二抛石管4的上端准确的接收第一抛石管3抛下的碎石。通过第一抛石管3与第二抛石管4的接力抛石实现深水基床8的作业，提高水下作业的深度，满足深水作业需求；第一抛石管3与水面船1连接，第二抛石管4与水下作业机器人2连接，减少与水面船1连接的抛石管的长度及重量，降低位置补偿模块5调整第一抛石管3倾斜度的难度，提高第一抛石管3的位置补偿的准确性及精度；通过第一抛石管3下端与第二抛石管4上端的追踪模块6完成抛石接力及第二抛石管4与水下作业机器人2固定连接控制作业，降低抛石地点定位的难度，提高抛石定位的准确性。

根据本申请的一些实施例，参照图1及图2，水下抛石整平装置还包括船体监测模块9，其与控制器7通信连接，用于检测水面船1的运动及姿态信息并传输给控制器7。

控制器7根据接收到的水面船1的运动及姿态信息控制位置补偿模块5主动补偿第一抛石管3的下端的位置。

本实施例的水下抛石整平装置通过船体检测模块及位置补偿模块5的配合主动调整第一抛石管3的位置，简化追踪位置补偿的复杂性，提高第一抛石管3的下端位置控制的精度及效率。

根据本申请的一些实施例，参照图1及图2，船体检测模块可以通过GPS/RTK、陀螺仪实现水面船漂移距离及摇摆角度的检测；控制器7则根据漂移的距离及摇摆角度控制位置补偿模块5动作对第一抛石管3的位置进行主动补偿使第一抛石管3下端与第二抛石管4的上端对应。

根据本申请的一些实施例，参照图1，设定随船坐标系；即，设定坐标系的z轴垂直于船身长度方向与宽度方向组成的平面。位置补偿模块5包括两个电动推杆或两个液压推杆，分别设置在z轴与x轴组成的竖直平面上、z轴与y轴组成的竖直平面上，用于对第一抛石管在x轴方向与y轴方向分别进行位置补偿。

即，沿z轴与x轴组成的竖直平面或平行于z轴与x轴组成的竖直平面设置一个电动推杆或液压推杆，对可在上述竖直平面内移动的第一抛石管3在x轴方向上的位置进行调节；沿z轴与y轴组成的竖直平面或平行于z轴与y轴组成的竖直平面设置另一个电动推杆或液压推杆，对可在上述竖直平面内移动的第一抛石管3在y轴方向上的位置进行调节。

本实施例通过电动推杆或液压推杆对第一抛石管3在x轴方向上的位置、在y轴方向上的位置进行调节，使第一抛石管3的下端与第二抛石管4的上端持续保持对应，保证第一抛石管3能始终将碎石抛至第二抛石管4而不造成碎石浪费，提高抛石效率及抛石质量。

需要说明的是，图1中的随船坐标系的x轴方向和y轴方向对应水面船的长度方向及宽度方向设置只是众多实施例中的一个示例，不代表x轴方向和y轴方向与水面船的长度方向及宽度方向存在固定对应的关系，而是只要满足x轴和y轴的构成的平面对应水面船的长度方向和宽度方向组成的平面即可。

根据本申请的一些实施例，参照图1及图2，位置补偿模块5包括数量超过两个的电动推杆或液压推杆，实现第一抛石管3的更多自由度的补偿，使第一抛石管3的出料能顺利进入第二抛石管4的接石件41。

根据本申请的一些实施例，参照图1，设定随船坐标系；即，设定坐标系的z轴垂直于船身长度方向与宽度方向组成的平面。位置补偿模块5也可包括两个电动推杆或两个液压推杆，分别沿z轴与x轴组成的竖直平面、z轴与y轴组成的竖直平面设置，用于对可相对水面船转动的第一抛石管3在各竖直平面内相对z轴倾斜角进行调整，使其下端与第二抛石管4的上端持续保持对应，保证第一抛石管能始终将碎石抛至第二抛石管而不造成碎石浪费，提高抛石效率及抛石质量。

同样的，图1中的随船坐标系的x轴方向和y轴方向对应水面船的长度方向及宽度方向设置只是众多实施例中的一个示例，不代表x轴方向和y轴方向与水面船的长度方向及宽度方向存在固定对应的关系，而是只要满足x轴和y轴的构成的平面对应水面船的长度方向和宽度方向组成的平面即可。

根据本申请的一些实施例，参照图1及图2，水下抛石整平装置还包括水流检测模块10，其设置在第一抛石管3的下端，与控制器7通信连接，用于检测第一抛石管3下端的水流方向及水流速度，并传输给控制器7。

控制器7根据第一抛石管3下端的水流方向、水流速度调整位置补偿模块5的动作。

本实施例的水下抛石整平装置通过水流检测模块10对第一抛石管3下端的水流方向及水流速度检测及控制器7根据接收到的水流方向及水流速度判断水流对由第一抛石管3抛出的碎石的影响调整对位置补充模块的控制，使其动作引起的第一抛石管3的下端的位置调整更加符合碎石接收的需要，提高抛石作业的质量，减少浪费。

根据本申请的一些实施例，参照图1及图2，第一追踪元件61为光学追踪器；第二追踪元件62为激光光源。

根据本申请的一些实施例，参照图1及图2，还包括接石件41，其为向上扩口型，固定设置在第二抛石管4的上端，与第二抛石管4连通。

本实施例的水下抛石整平装置通过在第二抛石管4的上端设置为扩口型的接石件41，降低第二抛石管4接收第一抛石管3抛出的碎石的难度，提高抛石效率及抛石质量。

根据本申请的一些实施例，参照图1及图2，第二追踪元件62为多个激光光源，其均匀分布在接石件41上端的扩口边缘上。

本实施例降低第一追踪元件61的追踪第二追踪元件62的难度，提高追踪效率。

根据本申请的一些实施例，参照图1及图2，水下抛石整平装置还包括绝对高度测量模块20、第一倾斜仪30、第一水压传感器70、第二水压传感器80。

绝对高度测量模块20设置在第一抛石管3的上端，与控制器7连接，用于测量第一抛石管3的上端的绝对高度，记为第一绝对高度H1并传输给控制器7。

第一倾斜仪30设置在第一抛石管3上，与控制器7连接，用于检测第一抛石管3在相对竖直方向的倾斜度，记为第一倾斜度α1，并将第一倾斜度α1传输给控制器7；控制器7根据第一倾斜度α1及第一抛石管长度L1计算得出第一抛石管3的竖直高度H。

具体为，第一倾斜度α1为第一抛石管3与竖直方向之间的夹角；则竖直高度H为第一抛石管长度L1与第一倾斜度α1的余弦函数的乘积。即，H=L1*cosα1。

第一水压传感器70设置在第一抛石管3的下端，与控制器7电连接，用于测量第一抛石管3的下端的水压，记为第一水压P1，并传输给控制器7；第二水压传感器80设置在第二抛石管4的上端，与控制器7电连接，用于测量第二抛石管4的上端的水压，记为第二水压P2，并传输给控制器7；控制器7根据第一水压P1、第二水压P2、海水密度ρ计算得出第一抛石管3的下端与第二抛石管4的上端之间的竖直距离L。

具体为，第一水压P1、第二水压P2分别为第一抛石管3下端的压强、第二抛石管4上端的压强。竖直距离L等于第二水压P2与第一水压P1的差除以海水密度ρ及除以重力加速度g。即，L=（P2-P1）/ρg 。

由第一绝对高度H1、竖直高度H、竖直距离L、第二抛石管至水下作业机器人的距离L2计算得出水下作业机器人2的绝对高度，记为第二绝对高度H2。

具体为，第二抛石管至水下作业机器人的距离L2即为第二抛石管4安装至水下作业机器人的长度。第二绝对高度H2等于第一绝对高度H1减去竖直高度H再减去竖直距离L再减去第二抛石管至水下作业机器人的距离L2。即，H2=H1-H-L-L2 。带入H及L得，H2=H1- L1*cosα1-（P2-P1）/ρg-L2 。

控制器7内配置有水下作业机器人2的标准高度H0，并根据标准高度H0、第二绝对高度H2控制水下作业机器人2进行高度调节，使水下作业机器人2作业生成相同高度的基床8。

本实施例的水下抛石整平装置通过绝对高度测量装置及压力传感器计算水下作业机器人2的绝对高度，进而根据水下作业机器人2的绝对高度调整其自身的高度，使其满足基床8高度要求，降低成本，提高基床8高度的控制精度。

根据本申请的一些实施例，参照图1，第二水压传感器80设置在接石件41的扩口的下侧。

本实施例可保护第二水压传感器80，提高第二绝对高度的测量的准确性。

根据本申请的一些实施例，绝对高度测量模块20为GPS/RTK系统或GPS/CORS系统。

GPS/RTK系统采用了载波相位动态实时差分（Real - time kinematic）方法。具体为，架设RTK基站在一个已知坐标值得固定点上，并不断发射无线电信号，GPS接收机可以即时接受基站的信号，并和其构成一条基线，这样GPS接受机就可以进行实时观测（几十秒即可），且精度能达到厘米级，测量速度快，精度高。

GPS/CORS系统采用连续运行参考系统（Continuous Operational ReferenceSystem）的方法，具体为，GPS接收机，同时接受卫星和基站发来的无线电信号进行测量。实现精确、快速和实时定位。

本实施例解决单独使用GPS测量费时、成本高，精度低的问题，提高效率、降低成本、提高精度。

根据本申请的一些实施例，参照图1及图2，水下作业机器人2为步履式机器人，其包括多个撑腿21、第二倾斜仪40、第三倾斜仪50，其分别设置在水下作业机器人2的机身25上，分别与控制器7连接。

第二倾斜仪40用于检测机身25相对水平面在x轴方向上的倾斜度，记为第二倾斜度α2；第三倾斜仪50用于检测机身25相对水平面在y轴方向上的倾斜度，记为第三倾斜度α3；第二倾斜仪40、第三倾斜仪50将测得的第二倾斜度α2、第三倾斜度α3传输给控制器7。

撑腿21的高度可调，其与控制器7电连接，由控制器7控制动作调整高度；控制器7根据第二倾斜度α2、第三倾斜度α3分别控制各撑腿21动作使机身25的上表面保持水平。

根据本申请的一些实施例，参照图1及图2，各撑腿21的高度调节可通过液压缸调节。

根据本申请的一些实施例，第二倾斜仪40、第三倾斜仪50可为多个，分别设置在机身25的不同位置；第二倾斜度α2则为各第二倾斜仪40测得的数值的平均值；第三倾斜度α3则为各第三倾斜仪50测得的数值的平均值。

本实施例的水下抛石整平装置通过设置多个第二倾斜仪40、多个第三倾斜仪50，且第二倾斜度α2、第三倾斜度α3分别为各第二倾斜仪40测得的数值的平均值、各第三倾斜仪50测得的数值的平均值的方式提高机身25的倾斜度的测量的准确性，进而提高机身25水平控制的精度。

根据本申请的一些实施例，参照图1及图2，水下作业机器人2还包括刮石板24、第一驱动装置22、第二驱动装置23；刮石板24为下边缘等高的板结构，其通过第一驱动装置22与机身25连接，使其相对机身25可以直线移动；第一驱动装置22与控制器7连接，由控制器7控制；刮石板24相对机身25移动的速度及方向由控制器7控制，用于将基床8上的碎石刮平。

第二抛石管4通过第二驱动装置23与所述机身25连接，使其相对机身25可直线移动。第二抛石管4相对机身25竖直设置；第二驱动装置23与控制器7连接，由控制器7控制动作，使第二抛石管4可沿直线移动，移动方向与刮石板24的可移动方向相同。

当第二抛石管4向基床8上抛石时，控制器7控制第二抛石管4、刮石板24同向移动，使第二抛石管4抛下的碎石由刮石板24刮平。

本实施例的水下抛石整平装置通过可直线移动的第二抛石管4及刮石板24提高抛石效率及整平效率。

根据本申请的一些实施例，参照图1及图2，第二抛石管至水下作业机器人的距离L2具体为第二抛石管4上第二水压传感器80至刮石板24的竖直方向的距离，使计算得到的第二绝对高度H2为需要作业的基床8的绝对高度。

本实施例简化水下抛石整平装置对基床8高度的控制，提高控制效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种水下抛石整平装置，其特征在于，包括水面船、水下作业机器人、第一抛石管、第二抛石管、位置补偿模块、追踪模块、控制器；

所述第一抛石管竖向设置，与所述水面船连接，用于在所述水面船上向所述第一抛石管内抛石并输送碎石；

所述第二抛石管竖向设置在所述第一抛石管的下方，与所述水下作业机器人连接，用于接收由所述第一抛石管输送的碎石并将其抛至所述水下作业机器人作业的基床上；

所述追踪模块包括第一追踪元件、第二追踪元件，用于相互感应追踪；所述第一追踪元件设置在所述第一抛石管的下端，与所述控制器连接，追踪所述第二追踪元件生成追踪信息传输给所述控制器；所述第二追踪元件设置在所述第二抛石管的上端；

所述位置补偿模块分别与所述水面船、所述第一抛石管连接，与所述控制器电连接；所述控制器根据所述追踪信息控制所述位置补偿模块动作对所述第一抛石管连同所述第一追踪元件进行位置补偿使所述第一抛石管的下端与所述第二抛石管的上端对应。

2.根据权利要求1所述的水下抛石整平装置，其特征在于，还包括船体监测模块，其与所述控制器通信连接，用于检测所述水面船的运动及姿态信息并传输给所述控制器；

所述控制器根据所述运动及姿态信息控制所述位置补偿模块主动补偿所述第一抛石管的下端的位置。

3.根据权利要求2所述的水下抛石整平装置，其特征在于，设定随船坐标系，其z轴垂直于所述水面船的长度方向与宽度方向组成的平面；

所述位置补偿模块包括两个电动推杆或两个液压推杆，分别设置在所述随船坐标系的z轴与x轴组成的竖直平面上、z轴与y轴组成的竖直平面上，用于对所述第一抛石管沿所述随船坐标系的x轴与y轴进行位置补偿。

4.根据权利要求1所述的水下抛石整平装置，其特征在于，还包括接石件，其为向上扩口型，固定设置在所述第二抛石管的上端，与所述第二抛石管连通。

5.根据权利要求1所述的水下抛石整平装置，其特征在于，所述第一追踪元件为光学追踪器；所述第二追踪元件为激光光源。

6.根据权利要求1至5任一项所述的水下抛石整平装置，其特征在于，还包括绝对高度测量模块、第一倾斜仪、第一水压传感器、第二水压传感器；

所述绝对高度测量模块设置在所述第一抛石管的上端，与所述控制器连接，用于测量所述第一抛石管的上端的绝对高度，记为第一绝对高度并传输给所述控制器；

所述第一倾斜仪设置在所述第一抛石管上，用于检测所述第一抛石管相对竖直方向的倾斜度，记为第一倾斜度，并将所述第一倾斜度传输给所述控制器；所述控制器根据所述第一倾斜度及所述第一抛石管的长度计算得出所述第一抛石管的竖直高度；

所述第一水压传感器设置在所述第一抛石管的下端，与所述控制器电连接，用于测量所述第一抛石管的下端的水压，记为第一水压，并传输给所述控制器；所述第二水压传感器设置在所述第二抛石管的上端，与所述控制器电连接，用于测量所述第二抛石管的上端的水压，记为第二水压，并传输给所述控制器；所述控制器根据所述第一水压、所述第二水压、海水密度计算得出所述第一抛石管的下端与所述第二抛石管的上端之间的竖直距离；进而由所述第一绝对高度、所述竖直高度、所述竖直距离、所述第二抛石管至所述水下作业机器人的高度计算得出所述水下作业机器人的绝对高度，记为第二绝对高度；

所述控制器内配置有所述水下作业机器人的标准高度，并根据所述标准高度、所述第二绝对高度控制所述水下作业机器人进行高度调节。

7.根据权利要求6所述的水下抛石整平装置，其特征在于，所述绝对高度测量模块为GPS/RTK模块。

8.根据权利要求6所述的水下抛石整平装置，其特征在于，所述水下作业机器人为步履式机器人，其包括多个撑腿、第二倾斜仪、第三倾斜仪，其分别与所述控制器连接；

所述第二倾斜仪、所述第三倾斜仪分别设置在所述水下作业机器人的机身上，用于检测所述机身相对水平面在x轴方向上、在y轴方向上的倾斜度，记为第二倾斜度、第三倾斜度，并传输给所述控制器；

所述撑腿高度可调，其与所述控制器电连接，由所述控制器控制调整高度；所述控制器根据所述第二倾斜度、所述第三倾斜度分别控制各所述撑腿动作使所述机身保持水平。

9.根据权利要求8所述的水下抛石整平装置，其特征在于，所述水下作业机器人还包括刮石板，其与所述机身可移动连接，由所述控制器控制，用于将所述基床刮平；

所述第二抛石管与所述机身可移动连接，且相对所述机身竖直设置；所述第二抛石管由所述控制器控制，其可移动方向与所述刮石板的可移动方向相同；

当所述第二抛石管向所述基床上抛石时，所述第二抛石管、所述刮石板同向移动。

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