CN216185856U - 一种用于复杂海况下的防倾覆货物运输平台 - Google Patents

一种用于复杂海况下的防倾覆货物运输平台 Download PDF

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程育奇
李文龙
郑果
卫平
韩世博
望金山
邹丹
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Abstract

本实用新型公开了一种用于复杂海况下的防倾覆货物运输平台,包括:六自由度机器人平台和将货物固定于该平台上的固定组件;所述六自由度机器人平台包括动平台和定平台,所述定平台与船体甲板固定连接,所述固定组件包括缓震弹簧和缓震垫,所述缓震弹簧分别与货物和动平台可拆卸连接,所述缓震垫设置在所述货物和动平台之间。本实用新型采用将六自由度机器人平台与货物固定组件相结合,通过六自由度机器人平台主动调节货物稳定性的同时利用固定组件被动调节货物稳定性。主动稳定和被动稳定相互配合,从而使其上承载货物保持稳定,大大提升了海上货物运输的稳定性和可靠性。

Description

一种用于复杂海况下的防倾覆货物运输平台
技术领域
本实用新型属于海洋运输货物防倾覆技术领域,更具体地,涉及一种用于复杂海况下的防倾覆货物运输平台。
背景技术
海洋运输是国际物流中最主要的运输方式。其载运量大、运费低廉的特点,使其在国际货物运输中使用最广泛,占到国际贸易总量的2/3以上。然而,由于海洋运输中,复杂海况引起的不可避免的震动和摇晃问题,给有防倾覆要求的货物运输带来了困难。现在该类型货物普遍采用成本较高的航空运输方式,而已有的海上防倾覆运输平台普遍存在复杂海况应对能力不足,结构复杂、安装和维护不便,承载能力弱、稳定性不足、成本高、运输环境恶劣等问题。海上防倾覆运输在海洋资源如可燃冰、石油开发,极地科考和海洋军工领域扮演着重要的角色,然而海上防倾覆运输平台的发展仍不成熟,如何提高运输平台应对复杂海况的能力,同时保证平台结构的稳定性和可靠性依旧是亟待解决的难题。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本实用新型提供了一种用于复杂海况下的防倾覆货物运输平台,其目的在于将六自由度机器人平台与货物固定组件相结合,通过六自由度机器人平台主动调节货物稳定性的同时利用固定组件被动调节货物稳定性。由此解决对于复杂海况而言的运输平台,稳定性不足、结构复杂的技术问题。
为实现上述目的,本实用新型提供了一种用于复杂海况下的防倾覆货物运输平台,包括:六自由度机器人平台和将货物固定于该平台上的固定组件;所述六自由度机器人平台包括动平台和定平台,所述定平台与船体甲板固定连接,所述固定组件包括缓震弹簧和缓震垫,所述缓震弹簧分别与货物和动平台可拆卸连接,所述缓震垫设置在所述货物和动平台之间。
优选地,所述固定组件还包括货物容器,所述缓震弹簧为至少两个,所述缓震弹簧分别与货物容器和动平台可拆卸连接。
优选地,所述固定组件还包括分别设置在货物容器和动平台上的勾环,所述缓震弹簧的两端设置勾部,通过将勾部穿进勾环实现将货物容器和动平台进行连接。
优选地,所述固定组件还包括分别设置在货物和动平台上的勾环,所述缓震弹簧的两端设置勾部,通过将勾部穿进勾环实现将货物和动平台进行连接。
优选地,所述缓震弹簧为普通圆柱螺旋拉伸弹簧,根据现行标准GB/T2088-2009,可以依据货物大小选择适应弹簧尺寸,选用前可对弹簧及进行强度校核;缓震弹簧的材料可以采用碳素合金钢,如载荷较重可改用50CrMn或55SiMnMoV。
优选地,所述缓震弹簧与所述动平台之间的倾斜角度为30-60°之间,弹簧安装至两勾环上留有预拉力。
优选地,所述缓震垫为耐腐蚀橡胶缓震垫,材质可选用顺丁橡胶或氢化丁腈橡胶,缓震垫的厚度以1-3cm为宜,具体厚度依据载荷大小确定。
优选地,所述缓震弹簧为4个,所述货物容器为长方体或立方体,该4个缓震弹簧均匀连接于货物容器的4个面上。
优选地,所述六自由度机器人平台还包括与动平台和定平台铰接的6个直线驱动组件,每个所述直线驱动组件包括伺服电动缸和伺服电机,通过各伺服电动缸和各伺服电机能够驱动动平台实现6个自由度的移动。
优选地,所述动平台和定平台上分别设置姿态传感器。
总体而言,通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比,至少能够取得下列有益效果。
(1)本实用新型采用将六自由度机器人平台与货物固定组件相结合,通过六自由度机器人平台主动调节货物稳定性的同时利用固定组件被动调节货物稳定性。当货轮因风浪颠簸晃动时,六自由度机器人平台做海浪补偿运动调整动平台的位姿,使动平台保持稳定,实现主动调节动平台上承载货物的稳定性。同时,利用固定组件中缓震弹簧的弹力牵制、和缓震垫的受力缓冲下,实现了被动调节动平台上承载货物的稳定性。主动稳定和被动稳定相互配合,从而使其上承载货物保持稳定,大大提升了海上货物运输的稳定性和可靠性。
(2)本实用新型提供的平台尤其适用于复杂海况的精密仪器运输,现有技术中的精密仪器运输通常需要航空运输来实现,成本高昂,而本实用新型提供的平台能够保证海运过程中精密仪器的稳定性,大大降低了运输成本,另外对于需要防潮湿的精密仪器而言,可以通过货物容器的全密封结构来实现防潮。
(3)本实用新型中缓震弹簧为拉伸弹簧,拉伸弹簧在安装时会留有一定预拉力,具有良好的吸能、储能性质;在货物的四侧共放置拉伸弹簧四个,在起到较好的固定作用的同时,也可以在海浪任意颠簸的情形下起到良好的缓震吸能效果。在货物的下方放置有耐腐蚀橡胶缓震垫,进一步限制住货物的移动,缓震吸能;同时橡胶垫也能提供一定的垂直补偿空间,与拉伸弹簧共同作用进一步保证货物的平稳。对于大型、重型货物的平稳运输要求,可以通过增大拉伸弹簧尺寸,增加橡胶垫厚度,选用强度更高的弹簧钢如50CrMn和更好性能的橡胶材料等满足其平稳运输的需求。
(4)本实用新型提供的平台结构简单且稳定可靠,对货物大小没有限制,使用寿命长且便于安装和维护,承载能力强。在该平台的基础上,还可通过智能运动补偿算法对上平台的姿态进行控制,可为货物提供一个稳定的运输平台,对海上运输具有重要意义。
附图说明
图1是本实用新型较佳实施例提供的用于复杂海况下的防倾覆货物运输平台的结构示意图;
图2是本实用新型较佳实施例提供的用于复杂海况下的防倾覆货物运输平台中固定组件与动平台的连接结构示意图。
在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或结构,其中:
1-六自由度机器人平台;2-固定组件;3-动平台姿态传感器;4-定平台姿态传感器;
101-动平台;102-定平台;103-直线驱动组件;201-缓震弹簧;202-缓震垫;203-货物容器;204-勾环;201a-勾部。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。此外,下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明实施例提供了一种用于复杂海况下的防倾覆货物运输平台,参见图1,包括:六自由度机器人平台1和将货物固定于该平台上的固定组件2;所述六自由度机器人平台1包括动平台101和定平台102,所述定平台102与船体甲板固定连接,所述固定组件2包括缓震弹簧201和缓震垫202,所述缓震弹簧201分别与货物和动平台101可拆卸连接,所述缓震垫202设置在所述货物和动平台101之间。
其中,所述六自由度机器人平台1还包括与动平台101和定平台102铰接的6个直线驱动组件103,每个所述直线驱动组件103包括伺服电动缸和伺服电机,通过各伺服电动缸和各伺服电机能够驱动动平台101实现6个自由度的移动。伺服电动缸用于承载,伺服电机与伺服电动缸通过联轴器直连,驱动伺服电动缸做直线运动。通过6个直线驱动组件103的共同配合完成平台的海浪补偿运动。另外,所述动平台101和定平台102上分别设置姿态传感器,分别用于监测动平台101的姿态和定平台102的姿态,从而引导直线驱动组件103完成海浪补偿运动。
需要说明的是,定平台102通过螺栓或焊接的方式与船舶甲板连接,直线驱动组件103中电动缸的活塞杆端通过虎克铰结构与动平台铰接,直线驱动组件103中电动缸的电机端通过虎克铰结构与定平台铰接。
在本实施例一种可行的方式中,参见图2,所述固定组件2还包括货物容器203,所述缓震弹簧201为至少两个,所述缓震弹簧201分别与货物容器203和动平台101可拆卸连接。所述固定组件2还包括分别设置在货物容器203和动平台101上的勾环204,所述缓震弹簧201的两端设置勾部201a,通过将勾部201a穿进勾环204实现将货物容器203和动平台101进行连接。
对于无法直接在货物外壳上安装勾环204的货物而言,例如外壳为较为脆弱的玻璃等材质的货物,可以采用将其装入货物容器204的方式保持货物的稳定,且可以替换货物容器203以适应不同大小的货物,并且该货物容器203可以为全密封的结构,对于某些需要防潮湿的货物,例如精密仪器,可以通过货物容器203的密封进行防潮。
对于可直接在货物上安装勾环204的货物而言,例如集装箱等外壳坚硬的货物,则直接通过螺栓螺母等将勾环204铰接固定于货物上。具体地,在本实施例另一种可行的方式中,所述固定组件2还包括分别设置在货物和动平台101上的勾环204,所述缓震弹簧201的两端设置勾部201a,通过将勾部201a穿进勾环204实现将货物和动平台101进行连接。
所述缓震弹簧201为普通圆柱螺旋拉伸弹簧,本实施例中,根据现行标准GB/T2088-2009,可以依据货物大小选择适应弹簧尺寸,选用前可对弹簧及进行强度校核;本实施例中缓震弹簧201的材料为碳素合金钢,如载荷较重可改用50CrMn或55SiMnMoV。
所述缓震弹簧201与所述动平台101之间的倾斜角度为30-60°,弹簧安装至两勾环上应留有预拉力。
所述缓震垫202为耐腐蚀橡胶缓震垫,本实施例中缓震垫202的材质可选用顺丁橡胶或氢化丁腈橡胶,缓震垫的厚度以1-3cm为宜,具体厚度依据载荷大小确定。
所述缓震弹簧201为4个,所述货物容器203为长方体或立方体,该4个缓震弹簧201均匀连接于货物容器203的4个面上。
工作过程中,将有防倾覆要求的货物装入货物容器203或直接在货物上安装勾环204,使货物固定在动平台101上,当货轮因风浪颠簸晃动时,与船体甲板固连的定平台102的姿态也会随之改变。此时定平台姿态传感器监4测到定平台102的姿态变化,使得直线驱动组件103带动动平台101做海浪补偿运动使动平台101保持稳定,同时动平台姿态传感器3监测动平台101姿态变化。在两个姿态传感器的监测下,不断根据定平台102的位姿,通过直线驱动组件103调整动平台101的位姿,使其保持稳定,从而保证与动平台101固定的货物的稳定;另外通过缓震弹簧201和缓震垫202实现了货物的被动稳定,进一步提高了货物的稳定性。主动稳定和被动稳定相互配合,共同保证了该防倾覆货物运输平台的稳定性。
本实用新型实施例通过监测动、定平台的位姿变化,让直线驱动组件实时主动调整动平台的位姿,同时配合货物固定组件的被动稳定功能,从而使其上承载货物保持稳定,大大提升了海上货物运输的稳定性和可靠性,为复杂海况下有防倾覆要求的货物运输提供了可行的方案。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于复杂海况下的防倾覆货物运输平台,其特征在于,包括:六自由度机器人平台(1)和将货物固定于该平台上的固定组件(2);
所述六自由度机器人平台(1)包括动平台(101)和定平台(102),所述定平台(102)与船体甲板固定连接,所述固定组件(2)包括缓震弹簧(201)和缓震垫(202),所述缓震弹簧(201)分别与货物和动平台(101)可拆卸连接,所述缓震垫(202)设置在所述货物和动平台(101)之间。
2.如权利要求1所述的运输平台,其特征在于,所述固定组件(2)还包括货物容器(203),所述缓震弹簧(201)为至少两个,所述缓震弹簧(201)分别与货物容器(203)和动平台(101)可拆卸连接。
3.如权利要求2所述的运输平台,其特征在于,所述固定组件(2)还包括分别设置在货物容器(203)和动平台(101)上的勾环(204),所述缓震弹簧(201)的两端设置勾部(201a),通过将勾部(201a)穿进勾环(204)实现将货物容器(203)和动平台(101)进行连接。
4.如权利要求1所述的运输平台,其特征在于,所述固定组件(2)还包括分别设置在货物和动平台(101)上的勾环(204),所述缓震弹簧(201)的两端设置勾部(201a),通过将勾部(201a)穿进勾环(204)实现将货物和动平台(101)进行连接。
5.如权利要求1-4任一项所述的运输平台,其特征在于,所述缓震弹簧(201)为圆柱螺旋拉伸弹簧所述缓震弹簧(201)的材料为碳素合金钢、50CrMn或55SiMnMoV。
6.如权利要求1-4任一项所述的运输平台,其特征在于,所述缓震弹簧(201)与所述动平台(101)之间的倾斜角度为30-60°。
7.如权利要求1-4任一项所述的运输平台,其特征在于,所述缓震垫(202)为耐腐蚀橡胶缓震垫,所述耐腐蚀橡胶缓震垫为顺丁橡胶或氢化丁腈橡胶,缓震垫(202)的厚度为1-3cm。
8.如权利要求2-3任一项所述的运输平台,其特征在于,所述缓震弹簧(201)为4个,所述货物容器(203)为长方体或立方体,该4个缓震弹簧(201)均匀连接于货物容器(203)的4个面上。
9.如权利要求1所述的运输平台,其特征在于,所述六自由度机器人平台(1)还包括与动平台(101)和定平台(102)铰接的6个直线驱动组件(103),每个所述直线驱动组件(103)包括伺服电动缸和伺服电机,通过各伺服电动缸和各伺服电机能够驱动动平台(101)实现6个自由度的移动。
10.如权利要求1所述的运输平台,其特征在于,所述动平台(101)和定平台(102)上分别设置姿态传感器。
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