CN117465639A - 一种多功能自主无人潜航器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多功能自主无人潜航器，涉及水下机器人布放回收技术领域，以解决现有技术中存在的水下机器人布放回收，一般解决方案为制备回收吊笼，但是存在吊笼晃动受环境影响非常大的技术问题。该潜航器包括舱体、浮体以及位置调整结构，舱体内用以设置水下机器人；浮体设置在舱体的外侧且浮体通过位置调整结构与浮体相连接，位置调整结构能调整浮体沿高度方向上的位置以便于实现舱体的下潜或上浮，当舱体下潜水面下时，可对舱体内的水下机器人进行布放/回收；当舱体上浮水面上时，舱体能进行水面上航行。本发明提供的潜航器，跳过传统布放回收的吊放过程环节，布放装置设置于舱体内部，无需其他吊放设备，可以有效降低风浪对布放回收的影响。
Description
技术领域
本发明涉及水下机器人布放回收技术领域，尤其是涉及一种多功能自主无人潜航器。
背景技术
公开号为CN1132710A的发明专利，公开一种自治式潜水器下水回收系统，公开系统由支持母船、打捞救生船、中继器、水下回收系统及水下机器人(自治式水下潜水器)组成，工作时通过声纳系统和收放器对无缆水下机器人进行控制回收。
公开号为CN109229284B的发明专利，公开了一种无人艇全自动布放回收系统，公开本系统由无人艇布放系统和无人艇回收系统两部分组成，两部分独立运作。
公开号为CN110901836B的发明专利，公开了一种船艇布放回收系统，此方案采用牵引滑轨方式。
公开号为CN109367707B的发明专利，公开了一种基于导向缆的无人潜航器回收自主水下航行器装置及方法，包括水面无人潜航器、搭载于水面无人潜航器上的回收装置、被回收或布放的自主水下航行器以及设置在自主水下航行器上的引导回收控制系统。该专利公开了双体船以及一个吊放升降笼，进行水下机器人的布放回收。
公开号为CN103171746B的发明专利，公开了一种自治水下航行器的布放回收装置，包括承重梁体、机械抓手、起吊装置、电池模块、控制及通讯模块及液压系统。该专利为一个水下回收装置，其需要与舱体吊架配合使用。
公开号为CN112758256B的发明专利，公开了一种水下机器人布放回收止荡器、摆架和系统，止荡器一般可以保证设备起吊，以及A架摆动到船外弦的过程设备不晃动，但是布放过程，钢丝的单点受力还是会造成设备摆动等。
公开号为CN108688782B的发明专利，公开了一种AUV用水下回收装置，该专利的水下回收装置，也是需要舱体上的吊放装置配合使用。
公开号为CN106956760B的发明专利，公开了一种高效水下回收AUV的缆控潜器，该专利的水下回收装置，具备机动性，可以移动进行设备回收；但是回收装置还是需要线缆，需要舱体对其进行布放回收。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
水下机器人布放回收，一般解决方案为制备回收吊笼，从舱体布放及回收；但是存在吊笼晃动(行业内为吊笼增加止荡器)；布放过程还是在舱体与布放设备之间进行，无法根本性的跳过布放回收的吊放过程环节，且该环节受环境影响非常大(风力，海浪等等)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能自主无人潜航器，以解决现有技术中存在的水下机器人布放回收，一般解决方案为制备布放回收系统(电动绞车，A架，止荡器，回收吊笼等配套设备)，但海况风浪的升沉高度大，会造成船体剧烈晃动，水下机器人从静态到动态过程，负载较大，姿态不可控的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种多功能自主无人潜航器，包括舱体、浮体以及位置调整结构，其中，所述舱体内形成有水下机器人放置空间，所述舱体上形成有出舱口；所述浮体设置在所述舱体的外侧且所述浮体通过所述位置调整结构与所述浮体相连接，所述位置调整结构能调整所述浮体沿高度方向上的位置以便于实现所述舱体的下潜或上浮；当所述舱体下潜水面下时，可实现所述舱体内的所述水下机器人进行布放/回收；当所述舱体上浮水面上时，所述舱体能进行水面上航行。
进一步地，所述浮体为两个，且两个所述浮体对称设置在所述舱体的两侧，每个所述浮体通过对应的所述位置调整结构与所述舱体相连接；所述位置调整结构包括驱动装置和连杆机构，所述驱动装置与所述连杆机构相连接，通过所述驱动装置带动所述连杆机构动作以调整所述浮体沿高度方向上的位置。
进一步地，所述浮体为内部空心结构，或者所述浮体的内部填充有泡沫材质；所述浮体上设置有螺旋桨推动器；所述浮体内设置有电池。
进一步地，所述舱体内设置支架，所述驱动装置以及所述连杆机构与所述支架相连接，所述连杆机构穿过所述舱体的外壳体与所述浮体相连接。
进一步地，每个所述浮体上连接两个以上所述连杆机构，每个所述连杆机构与对应的所述驱动装置相连接；所述驱动装置为直线丝杠空心防水电机或者为电动推杆或者为液压驱动装置；所述连杆机构包括长连杆、第一铰接杆和第二铰接杆，所述长连杆的两端分别铰接连接所述浮体和所述第一铰接杆的一端，所述第一铰接杆的另一端与所述驱动装置铰接连接，所述第二铰接杆一端与所述长连杆铰接连接、另一端与所述支架铰接连接，所述驱动装置为直线驱动装置。
进一步地，所述水下机器人放置空间靠近所述出舱口，所述水下机器人放置空间设置水下机器人ROV或者水下机器人AUV，所述水下机器人放置空间的一侧设置有电动线轮，所述电动线轮用以存放水下机器人的脐线缆。
进一步地，所述舱体内设置控制舱以及发电机，所述发电机用以将燃油转换为电能，所述控制舱内设置有控制器，所述控制器与所述舱体内的电器件相连接。
进一步地，所述舱体内设置锚机，所述锚机用以潜航器达到指定目标点后的锚定操作。
进一步地，所述舱体内设置重浮心调节装置，以便于进行深水航行；所述舱体上设置有天线，用以与远端控制中心进行数据交互。
进一步地，所述舱体的壳体为仿生外壳，所述仿生外壳上设置有用以水下机器人发射/返回的出舱口。
本发明优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：本发明将无人潜航器与水下机器人进行结合，同时在无人潜航器上增设浮体以及位置调整结构，使得通过舱体的下潜进行水下机器人的布放回收。当需要布放时，位置调整结构向上调整浮体高度，舱体下潜，实现对水下机器人布放，进入水下的水下机器人可自行发射，水下机器人可返回至潜下水的舱体内实现水下机器人的回收，且多功能自主无人潜航器可以在水下低速潜行。当完成布放回收时，位置调整结构向下调整浮体高度，实现舱体上浮，舱体进行水面长续航行。本发明提供的多功能自主无人潜航器，跳过传统布放回收的吊放过程环节，水下机器人设置于舱体内部，无需其他吊放设备，可以有效降低风浪对布放回收的影响。
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是本发明提供的多功能自主无人潜航器的结构示意图；
图2是本发明提供的多功能自主无人潜航器处于上浮状态的主视示意图；
图3是本发明提供的多功能自主无人潜航器处于下潜状态的主视示意图；
图4是本发明提供的位置调整结构的主视示意图；
图5是本发明提供的舱体的结构示意图；
图6是本发明提供的舱体的主视示意图；
图7是本发明提供的舱体的俯视示意图；
图8是本发明提供的浮体的结构示意图；
图9是图8中的A-A向剖视示意图。
图中1、舱体；101、外壳体；102、支架；103、出舱口；2、浮体；3、位置调整结构；301、驱动装置；302、长连杆；303、第一铰接杆；304、第二铰接杆；4、水下机器人；5、电动线轮；6、控制舱；7、发电机；8、锚机；9、电池；10、天线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
水下机器人布放回收，一般解决方案为制备回收吊笼，从舱体布放及回收；但是存在吊笼晃动(行业内为吊笼增加止荡器)；布放过程还是在舱体与布放设备之间进行，无法根本性的跳过布放回收的吊放过程环节，且该环节受环境影响非常大(风力，海浪等等)。
基于上述问题，本发明提供了一种多功能自主无人潜航器，结构如下：包括舱体1、浮体2以及位置调整结构3，其中，舱体1内形成有水下机器人放置空间，舱体1上形成有出舱口103，水下机器人放置空间设置水下机器人；浮体2设置在舱体1的外侧且浮体2通过位置调整结构3与浮体2相连接，位置调整结构3能调整浮体2沿高度方向上的位置以便于实现舱体1的下潜或上浮；当舱体1下潜水面下时，可对舱体1内的水下机器人进行布放/回收；当舱体1上浮水面上时，舱体1能进行水面上航行。
本发明将无人潜航器与水下机器人进行结合，同时在无人潜航器上增设浮体2以及位置调整结构3，使得通过舱体的下潜进行水下机器人的布放回收。即当需要布放时，位置调整结构3向上调整浮体2高度，舱体1下潜，实现对水下机器人布放，进入水下的水下机器人可自行发射，水下机器人可返回至潜下水的舱体内实现水下机器人的回收，且多功能自主无人潜航器可以在水下低速潜行。当完成布放回收时，位置调整结构3向下调整浮体2高度，舱体1上浮，舱体1进行水面长续航行。本发明提供的多功能自主无人潜航器，跳过传统布放回收的吊放过程环节，水下机器人设置于舱体内部，无需其他吊放设备，可以有效降低风浪对布放回收的影响。
现有无人潜航器的高机动性及长续航能力，可高速航行至指定位置(例如核辐射、大风浪危害人身安全的危险地带)，即可满足设备的水面航行需求；无人潜航器的内置电池可以完成一定距离的自主航行，还可以选配发电机，或者母船供电供油等方式，使水下布放设备具有高机动性。关于无人潜航器，具体说明如下：
水下机器人放置空间靠近出舱口103，水下机器人放置空间设置水下机器人ROV或者水下机器人AUV，水下机器人放置空间的一侧设置有电动线轮5，电动线轮5用以存放水下机器人4的脐线缆。
电动线轮为现有结构，自带控制模块，可以远程操控，主要功能，配合水下机器人ROV使用。电动线轮主要由电机、齿轮、齿盘、机械部件等组成，其特点是具有体积小、重量轻、操作简便、性能优良、运行平稳等优点。
舱体1内设置重浮心调节装置，以便于进行深水航行。
舱体1上设置有天线10，天线10用于无人潜航器通过无线通讯技术(4G/5G/射频等技术)，与远端控制中心进行数据交互，视频传输，控制指令发送等；用于将水下机器人ROV的数据(声学，光学，磁学，运动参数等数据)，传输给远端控制中心；从而实现无人潜航器的远距离无人控制。
舱体1内设置锚机8，具有自动收放缆的功能，可以满足设备到达指定目标点后，进行锚定操作，是设备长期停止在指定区域。
壳体为仿生外壳，仿生外壳具有很好的隐蔽性，也可作为观光标示性建筑。仿生外壳上设置有用以水下机器人发射/返回的开口。
水下机器人放置空间设置水下机器人ROV或者水下机器人AUV。水下机器人ROV是一种远程操控的水下机器，也称为水下无人机或水下机器人。它们被设计用于深海资源探测和作业，以及进行海洋科学考察和海底观测网络组网建设等任务。ROV配备了多种设备，包括水下摄像机、水下照明灯、云台、声呐、深度计、高度计、罗经、机械手和控制系统等。ROV具有作业能力强、作业时间不受能源限制、无人员风险、能长时间在海底执行复杂而艰巨的作业任务等优点，因而成为水下作业(尤其是深海作业)不可缺少的装备。
舱体1内设置控制舱6以及发电机7。发电机7可以将燃油转换为电能，供无人潜航器使用，从而增大设备的续航能力，去执行更远的位置的作业任务。控制舱6内设置有控制器，控制舱是水下机器人的控制大脑，所有自动化控制的电路及软件代码，都存放在控制舱6内，可以实现无人潜航器能够远程控制。
关于浮体，参见图1-图3，浮体2为两个，且两个浮体2对称设置在舱体1的两侧，每个浮体2通过对应的位置调整结构3与舱体1相连接。
参见图1，浮体2上设置有螺旋桨推动器。浮体2为动力单元，关于螺旋桨推动器，结构采用现有技术即可，本发明不做过多赘述。
参见图9，浮体2内设置有电池10。电池10与螺旋桨推动器相连接，为无人潜航器的能源系统。
关于位置调整结构3，位置调整结构3包括驱动装置301和连杆机构，驱动装置301与连杆机构相连接，位置调整结构3结构简单，通过驱动装置301带动连杆机构动作以调整浮体2沿高度方向上的位置。
参见图1，舱体1包括外壳体101和设置在外壳体101内的支架102，驱动装置301以及连杆机构与支架102相连接，连杆机构穿过外壳体101与浮体2相连接。外壳体101的形状，应设计成利于减小航行的阻力。外壳体101起到保护的功能，外壳体101内部设置有电气部件，内部的电气部件均要做防水设置。
每个浮体2上连接两个以上连杆机构，每个连杆机构与对应的驱动装置301相连接。参见图1，示意出了每个浮体2上连接两个连杆机构，以便于操作浮体2上浮、下潜的稳定性。
关于连杆机构，优选结构如下：参见图4，连杆机构包括长连杆302、第一铰接杆303和第二铰接杆304，长连杆302的两端分别铰接连接浮体2和第一铰接杆303的一端，第一铰接杆303的另一端与驱动装置301铰接连接，第二铰接杆304一端与长连杆302铰接连接、另一端与支架102铰接连接，驱动装置301为直线驱动装置。
参见图4，当驱动装置301向下拽动第一铰接杆303时，长连杆302与第一铰接杆303相连接的一端向下动作，而长连杆302与浮体2相连接的一端向上动作，图4中示意出了左侧的浮球2位置向上抬起，参见图3，示意出了两个浮球2位置向上抬起，此时的舱体1位下潜状态；当驱动装置301向上推动第一铰接杆303时，长连杆302与第一铰接杆303相连接的一端向上动作，而长连杆302与浮体2相连接的一端向下动作，图4中示意出了右侧的浮球2位置向下放，参见图2，示意出了两个浮球2位置向下放，此时的舱体1位上浮状态。
参见图2和图3，长连杆302穿过外壳体101，外壳体101上设置有相应的避让长连杆302的孔。多功能自主无人潜航器在下沉时，外壳体101内会进入海水，所以，外壳体101内部电器件需要做防水。
关于驱动装置301，驱动装置301为直线丝杠空心防水电机或者为电动推杆或者为液压驱动装置。驱动装置301能作为直线输出带动第一铰接杆303动作即可。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，″多个″的含义是两个或两个以上；术语″上″、″下″、″左″、″右″、″内″、″外″、″前端″、″后端″、″头部″、″尾部″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和简化描述，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。此外，术语″第一″、″第二″、″第三″等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语″安装″、″相连″、″连接″应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可视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“一个示例”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申请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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种多功能自主无人潜航器，其特征在于，包括舱体(1)、浮体(2)以及位置调整结构(3)，其中，
所述舱体(1)内形成有水下机器人放置空间，所述舱体(1)上形成有出舱口(103)；
所述浮体(2)设置在所述舱体(1)的外侧且所述浮体(2)通过所述位置调整结构(3)与所述浮体(2)相连接，所述位置调整结构(3)能调整所述浮体(2)沿高度方向上的位置以便于实现所述舱体(1)的下潜或上浮；
当所述舱体(1)下潜水面下时，可实现所述舱体(1)内的所述水下机器人进行布放/回收；当所述舱体(1)上浮水面上时，所述舱体(1)能进行水面上航行。
2.根据权利要求1所述的多功能自主无人潜航器，其特征在于，所述浮体(2)为两个，且两个所述浮体(2)对称设置在所述舱体(1)的两侧，每个所述浮体(2)通过对应的所述位置调整结构(3)与所述舱体(1)相连接；
所述位置调整结构(3)包括驱动装置(301)和连杆机构，所述驱动装置(301)与所述连杆机构相连接，通过所述驱动装置(301)带动所述连杆机构动作以调整所述浮体(2)沿高度方向上的位置。
3.根据权利要求1或2所述的多功能自主无人潜航器，其特征在于，所述浮体(2)为内部空心结构，或者所述浮体(2)的内部填充有泡沫材质；
所述浮体(2)上设置有螺旋桨推动器；
所述浮体(2)内设置有电池(9)。
4.根据权利要求2所述的多功能自主无人潜航器，其特征在于，所述舱体(1)内设置支架(102)，所述驱动装置(301)以及所述连杆机构与所述支架(102)相连接，所述连杆机构穿过所述舱体(1)的外壳体(101)与所述浮体(2)相连接。
5.根据权利要求4所述的多功能自主无人潜航器，其特征在于，每个所述浮体(2)上连接两个以上所述连杆机构，每个所述连杆机构与对应的所述驱动装置(301)相连接；所述驱动装置(301)为直线丝杠空心防水电机或者为电动推杆或者为液压驱动装置；
所述连杆机构包括长连杆(302)、第一铰接杆(303)和第二铰接杆(304)，所述长连杆(302)的两端分别铰接连接所述浮体(2)和所述第一铰接杆(303)的一端，所述第一铰接杆(303)的另一端与所述驱动装置(301)铰接连接，所述第二铰接杆(304)一端与所述长连杆(302)铰接连接、另一端与所述支架(102)铰接连接，所述驱动装置(301)为直线驱动装置。
6.根据权利要求1所述的多功能自主无人潜航器，其特征在于，所述水下机器人放置空间靠近所述出舱口(103)，所述水下机器人放置空间设置水下机器人ROV或者水下机器人AUV，所述水下机器人放置空间的一侧设置有电动线轮(5)，所述电动线轮(5)用以存放水下机器人(4)的脐线缆。
7.根据权利要求1所述的多功能自主无人潜航器，其特征在于，所述舱体(1)内设置控制舱(6)以及发电机(7)，所述发电机(7)用以将燃油转换为电能，所述控制舱(6)内设置有控制器，所述控制器与所述舱体(1)内的电器件相连接。
8.根据权利要求1所述的多功能自主无人潜航器，其特征在于，所述舱体(1)内设置锚机(8)，所述锚机(8)用以潜航器达到指定目标点后的锚定操作。
9.根据权利要求1所述的多功能自主无人潜航器，其特征在于，所述舱体(1)内设置重浮心调节装置，以便于进行深水航行；
所述舱体(1)上设置有天线(10)，用以与远端控制中心进行数据交互。
10.根据权利要求1所述的多功能自主无人潜航器，其特征在于，所述舱体(1)的壳体为仿生外壳，所述仿生外壳上设置有用以水下机器人发射/返回的出舱口(103)。
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| CN202311506761.XA CN117465639A (zh) | 2023-11-13 | 2023-11-13 | 一种多功能自主无人潜航器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117465639A true CN117465639A (zh) | 2024-01-30 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311506761.XA Pending CN117465639A (zh) | 2023-11-13 | 2023-11-13 | 一种多功能自主无人潜航器 |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0967146A1 (fr) * | 1998-06-26 | 1999-12-29 | Fabrice Ortogni | Vehicule nautique submersible |
| CN203293816U (zh) * | 2013-05-29 | 2013-11-20 | 武汉楚航测控科技有限公司 | 一种快速拆装组合的浅潜水线式无人船 |
| CN204846312U (zh) * | 2015-06-08 | 2015-12-09 | 浙江大学 | 一种具有模式转换功能的防风防浪型仿生水黾机器人 |
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| CN113562126A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-10-29 | 上海交通大学 | 一种恶劣海况条件下的auv自主布放回收充电装置 |
-
2023
- 2023-11-13 CN CN202311506761.XA patent/CN117465639A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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| Title |
|---|
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