CN103183112B - 一种水下机器人回收用对接起吊装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于水下机器人回收领域，具体地说是一种水下机器人回收用对接起吊装置，包括框架、同步连杆、夹持机构、止荡绳及导引绳，框架上安装有多个定滑轮，在框架的两侧分别铰接有夹持机构，两个夹持机构的顶端通过同步连杆连接；同步连杆的两端均连接有止荡绳的一端，止荡绳的另一端绕过定滑轮由母船上的工作人员控制；导引管及吊杆分别安装在框架上，导引管位于吊杆的上方，导引绳的一端连接于水下机器人上的起吊座内，另一端依次穿过吊杆、导引管，绕过定滑轮，由母船上的工作人员控制；吊杆上设有与水下机器人上的起吊座对接的对接机构。本发明集起吊、对接、保护于一体，采用纯机械式结构，具有结构简单可靠、易于操作等特点。

Description

一种水下机器人回收用对接起吊装置

技术领域

本发明属于水下机器人回收领域，具体地说是一种水下机器人回收用对接起吊装置。

背景技术

由于海洋情况复杂多变，水下机器人的回收一直是世界性的难题。为了发明一种不需要人员下船即可可靠回收水下机器人的方法，需要一种能够实现与水下机器人自动对接并具有夹持保护及止荡功能的起吊机构。

目前，常用的对接起吊方式主要有三种：

一种是由工作人员乘机动艇靠近水下机器人，进行人工辅助起吊对接，并系止荡绳；由于海况有时很恶劣，这种人工操作的方式不但效率很低，而且很危险，极有可能对工作人员造成伤害。

第二种是带有动力设备的机械装置，即通过带有液压、电力或者绳索的装置驱动销轴实现脱卸动作；这种远程操控的方式不仅不易实现自动对接，而且装置结构复杂，动力线缆在海水环境中容易被腐蚀或者受干扰，所以工作的可靠性和安全性低。

还有一种是机械式的对接结构，但其不具备保护功能，无法应对海上作业时的高危险性。

因此研制一种集起吊、对接、保护于一体，采用纯机械式结构的自动对接释放装置是非常有必要的。

发明内容

为了解决现有起吊机构不适用于水下机器人回收作业的问题，本发明的目的在于提供一种水下机器人回收用对接起吊装置。该对接起吊装置在回收作业时能实现自动与水下机器人起吊座对接并具有夹持保护及止荡功能，集起吊、对接、保护于一体，采用纯机械式结构的自动对接。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括框架、同步连杆、夹持机构、导引管、吊杆、止荡绳及导引绳，其中框架通过钢丝绳与母船上的吊车相连，所述框架上安装有多个定滑轮，在框架的两侧分别铰接有夹持机构，两个夹持机构的顶端通过所述同步连杆连接；所述同步连杆的两端均连接有止荡绳的一端，该止荡绳的另一端由框架穿出、绕过所述定滑轮由母船上的工作人员控制；所述导引管及吊杆分别安装在框架上，导引管位于吊杆的上方，所述导引绳的一端连接于水下机器人上的起吊座内，另一端依次穿过吊杆、导引管及框架，绕过所述定滑轮，由母船上的工作人员控制；所述吊杆靠近下端端部的位置设有与所述水下机器人上的起吊座对接的对接机构。

其中：所述对接机构包括拨杆、销钉及复位弹簧，吊杆靠近下端端部位置的两侧、在轴向截面上对称通过销钉铰接有拨杆，所述导引绳由两个拨杆之间穿过，所述两个拨杆的上端分别通过复位弹簧与所述吊杆连接；所述水下机器人上的起吊座的内孔形状与所述拨杆相对应，所述对接起吊装置处于布放作业状态，每个拨杆上均安装有T型拉手，所述T型拉手上系有脱钩绳；所述框架的底部设有连接管，两侧的夹持机构分别铰接于该连接管的两端；所述导引管及吊杆同轴固接在该连接管上；所述框架上设有限位机构，所述同步连杆插设在该限位机构内；所述限位机构为限位架，有两个，分别固接在所述框架顶部下方的两侧，所述限位架上沿同步连杆的运动方向设有条形槽，所述同步连杆依次由两个限位架上的条形槽穿过；所述定滑轮为三个，与同步连杆两端连接的止荡绳的另一端由位于两侧的定滑轮绕过，所述导引绳的另一端由位于中间的定滑轮绕过；所述夹持机构包括两个形状、结构完全相同的端部抓手，两个端部抓手与所述框架铰接，每个端部抓手的一端均与连杆的一端铰接，每个端部抓手的另一端为夹持端，两根连杆的另一端与所述同步连杆铰接；在两根连杆另一端的铰接处与位于外侧的端部抓手之间设有拉伸弹簧；所述两个端部抓手相对的内侧分别设有止动块；每个端部抓手的夹持端均为圆弧形，两个端部抓手的夹持端形成与水下机器人外形相对应的半圆形；每个端部抓手的夹持端的外面均包裹有保护皮囊。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明整体结构安全可靠，采用纯机械式机构，大大增加了整个装置的可靠性和安全性；采用导引绳的对接机构设计合理，能够实现海上复杂海况下的自动对接。

2.本发明易于安装和使用，起吊部分采用钢丝绳，可以直接和吊车连接，避免了改造吊车的工作；操作上采用止荡绳和导引绳，只需工作人员合理拽紧绳索即可，简单可靠。

3.本发明兼容性好，能够实现同一套装置对水下机器人布放和回收。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中夹持机构的结构示意图；

图3A为本发明吊杆与水下机器人起吊座对接的工作流程图之一；

图3B为本发明吊杆与水下机器人起吊座对接的工作流程图之二；

图3C为本发明吊杆与水下机器人起吊座对接的工作流程图之三；

图3D为本发明布放水下机器人时吊杆与水下机器人起吊座的结构示意图；

其中：1为钢丝绳，2为定滑轮，3为框架，4为同步连杆，5为限位机构，6为夹持机构，7为导引管，8为吊杆，9为起吊座，10为止荡绳，11为导引绳，12为拉伸弹簧，13为端部抓手，14为止动块，15为保护皮囊，16为拨杆，17为销钉，18为复位弹簧，19为T型拉手，20为连接管，21为连杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括框架3、同步连杆4、限位机构5、夹持机构6、导引管7、吊杆8、止荡绳10及导引绳11，其中框架3顶部的两端分别通过钢丝绳1与母船上的吊车相连，在框架3顶部平板的上表面安装有多个定滑轮2，本实施例为三个，框架3顶部平板的下表面靠近两端端部分别设有一个限位机构5。框架3的底部设有连接管20，在该连接管20的两端分别铰接有夹持机构6，两个夹持机构6的顶端通过所述同步连杆4连接，该同步连杆4由两个限位机构5穿过，由限位机构5限定在其内作垂直运动；同步连杆4靠近两端端部的位置均连接有止荡绳10的一端，两根止荡绳10的另一端由框架3顶部平板上的导引孔穿出、分别绕过位于左右两侧的定滑轮2、由母船上的工作人员控制，负责止荡及抓紧水下机器人。所述导引管7及吊杆8同轴固接在连接管20的中部，导引管7位于吊杆8的上方，导引绳11的一端固接于水下机器人上的起吊座9内，另一端依次穿过吊杆8、导引管7，由框架3顶部平板上的导引孔穿过后，再绕过位于中间的定滑轮2，由母船上的工作人员控制，负责引导对接起吊装置与起吊座9的对接。吊杆8靠近下端端部的位置设有与水下机器人上的起吊座9对接的对接机构，如图3A～3D所示，该对接机构包括拨杆16、销钉17及复位弹簧18，吊杆8靠近下端端部位置的两侧、在轴向截面上对称通过销钉17铰接有拨杆16，拨杆16可绕销钉17自由转动，所述导引绳11由两个拨杆16之间穿过，两个拨杆16的上端分别通过复位弹簧18与吊杆8连接；水下机器人上的起吊座9的内孔为阶梯孔，内孔的形状与拨杆16相对应；当对接起吊装置处于布放作业状态时，每个拨杆16上均安装有T型拉手19，所述T型拉手19由吊杆8上开设的安装孔***拨杆16，并在T型拉手19上系有脱钩绳；当进行水下机器人的布放时T型拉手19用以远程拉开拨杆16脱开对接机构。

本发明的限位机构5为限位架，在限位架上沿同步连杆4的运动方向设有条形槽，所述同步连杆4依次由两个限位架上的条形槽穿过。

如图2所示，夹持机构6包括两个形状、结构完全相同的端部抓手13，用于抓紧水下机器人进行安全防护和止荡；两个端部抓手13的中部与所述框架3底部的连接管20铰接，每个端部抓手13的一端均与连杆21的一端铰接，每个端部抓手13的另一端为夹持端，两根连杆21的另一端与所述同步连杆4铰接；在两根连杆21另一端的铰接处与位于外侧的端部抓手13之间设有拉伸弹簧12，该拉伸弹簧12使端部抓手13处于常开状态，当对接机构对接成功后，由工作人员通过止荡绳10带动同步连杆4运动使两个端部抓手13闭合，抱紧机器人，起到防摆止荡作用。每个端部抓手13在与连接管20铰接处上方的内侧均设有止动块14，在抱紧机器人后使端部抓手13停止收紧，防止全力拽止荡绳10使端部抓手13过紧，对水下机器人造成伤害。每个端部抓手13的夹持端均为圆弧形，两个端部抓手13的夹持端形成与水下机器人外形相对应的半圆形；每个端部抓手13的夹持端的外面均包裹有保护皮囊15，防止回收作业时与机器人发生碰撞损害水下机器人。

本发明的工作原理为：

如图1所示，在使用本发明回收水下机器人前，首先将止荡绳10一端固定在同步连杆4上，另一端穿过框架3顶部平板的导引孔、分别通过左右两个定滑轮2，由工作人员控制；将吊杆8装配成图3A所示的回收型式，即不使用T型拉手。

回收作业时，在将水下机器人的起吊座9内的导引绳11打捞至母船上后，将导引绳11从吊杆8底部穿入，顺着导引管7通过中间的定滑轮2控制在工作人员手中，在整个回收过程中，工作人员拽紧导引绳11引导对接起吊装置顺着导引绳11完成与水下机器人的起吊座9的对接；将对接起吊装置通过钢丝绳1挂在母船的吊车上，待将水下机器人牵引至母船附近后，吊车升起，带动对接起吊装置移至水下机器人上方，吊车带动对接起吊装置顺着导引绳11缓慢下落，在此过程中，控制止荡绳10使夹持机构6始终正对水下机器人；当吊车下落至吊杆8与水下机器人上的起吊座9完成对接后，吊车继续下落一段距离，此时使用止荡绳10控制方向，抓住水下机器人，接着拽紧止荡绳10，并带动同步连杆4沿限位架上的条形槽向上运动，同步连杆4带动两端共四根连杆21，使两对端部抓手13向内夹紧闭合，抱紧水下机器人，起到防摆止荡作用；最后，吊车升起，使用对接起吊装置回收水下机器人，在此过程中，紧拽止荡绳10以防止恶劣海况下水下机器人的剧烈摇摆造成回收难度加大。

吊杆8与起吊座9的对接过程如图3A～3C所示，吊杆8与水下机器人上的起吊座9未对接时如图3A；随着吊车下落，吊杆8在导引绳11引导下接触起吊座9，在重力作用下，拨杆16下部被起吊座9的内孔限制，使得拨杆16绕销钉17旋转，拨杆16上部的复位弹簧18被拉伸，如图3B所示；吊车继续下落，由于起吊座9的内孔形状变化，拨杆16在复位弹簧的拉力作用下绕销钉17作反向旋转，使拨杆16下部完全进入起吊座9；吊车继续下落，由于吊杆8的下端头部与起吊座9内孔的限制使吊杆8不会继续下降，如图3C所示；之后吊车上升，拨杆16起吊平面与起吊座9内部的承力平面接触，吊起水下机器人。

在进行布放作业时，其过程与回收作业相反。首先将吊杆8与水下机器人上的起吊座9对接，将T型拉手19安装在拨杆16上，并分别系两根脱钩绳，注意此时不使用导引绳11；将水下机器人吊出母船后，缓缓下落至海面，在此过程中使用止荡绳10进行布放过程中的保护；在将水下机器人降落至海上后，吊车继续下落一段距离，然后同时拽紧两根脱钩绳使拨杆16在T型拉手19的作用下绕销钉17旋转，此时升起吊车，由于拨杆16下部收回至吊杆8内，吊杆8在吊车带动下升起，脱离起吊座9，使对接起吊装置与水下机器人分离，完成水下机器人的布放工作。

Claims (10)

1.一种水下机器人回收用对接起吊装置，其特征在于：包括框架(3)、同步连杆(4)、夹持机构(6)、导引管(7)、吊杆(8)、止荡绳(10)及导引绳(11)，其中框架(3)通过钢丝绳(1)与母船上的吊车相连，所述框架(3)上安装有多个定滑轮(2)，在框架(3)的两侧分别铰接有夹持机构(6)，两个夹持机构(6)的顶端通过所述同步连杆(4)连接；所述同步连杆(4)的两端均连接有止荡绳(10)的一端，该止荡绳(10)的另一端由框架(3)穿出、绕过所述定滑轮(2)由母船上的工作人员控制；所述导引管(7)及吊杆(8)分别安装在框架(3)上，导引管(7)位于吊杆(8)的上方，所述导引绳(11)的一端连接于水下机器人上的起吊座(9)内，另一端依次穿过吊杆(8)、导引管(7)及框架(3)，绕过所述定滑轮(2)，由母船上的工作人员控制；所述吊杆(8)靠近下端端部的位置设有与所述水下机器人上的起吊座(9)对接的对接机构。

2.按权利要求1所述的水下机器人回收用对接起吊装置，其特征在于：所述对接机构包括拨杆(16)、销钉(17)及复位弹簧(18)，吊杆(8)靠近下端端部位置的两侧、在轴向截面上对称通过销钉(17)铰接有拨杆(16)，所述导引绳(11)由两个拨杆(16)之间穿过，所述两个拨杆(16)的上端分别通过复位弹簧(18)与所述吊杆(8)连接。

3.按权利要求2所述的水下机器人回收用对接起吊装置，其特征在于：所述水下机器人上的起吊座(9)的内孔形状与所述拨杆(16)相对应，所述对接起吊装置处于布放作业状态，每个拨杆(16)上均安装有T型拉手(19)，所述T型拉手(19)上系有脱钩绳。

4.按权利要求1或2所述的水下机器人回收用对接起吊装置，其特征在于：所述框架(3)的底部设有连接管(20)，两侧的夹持机构(6)分别铰接于该连接管(20)的两端；所述导引管(7)及吊杆(8)同轴固接在该连接管(20)上。

5.按权利要求1所述的水下机器人回收用对接起吊装置，其特征在于：所述框架(3)上设有限位机构(5)，所述同步连杆(4)插设在该限位机构(5)内。

6.按权利要求5所述的水下机器人回收用对接起吊装置，其特征在于：所述限位机构(5)为限位架，有两个，分别固接在所述框架(3)顶部下方的两侧，所述限位架上沿同步连杆(4)的运动方向设有条形槽，所述同步连杆(4)依次由两个限位架上的条形槽穿过。

7.按权利要求1所述的水下机器人回收用对接起吊装置，其特征在于：所述定滑轮(2)为三个，与同步连杆(4)两端连接的止荡绳(10)的另一端由位于两侧的定滑轮绕过，所述导引绳(11)的另一端由位于中间的定滑轮绕过。

8.按权利要求1、2、5或6所述的水下机器人回收用对接起吊装置，其特征在于：所述夹持机构(6)包括两个形状、结构完全相同的端部抓手(13)，两个端部抓手(13)与所述框架(3)铰接，每个端部抓手(13)的一端均与连杆(21)的一端铰接，每个端部抓手(13)的另一端为夹持端，两根连杆(21)的另一端与所述同步连杆(4)铰接；在两根连杆(21)另一端的铰接处与位于外侧的端部抓手(13)之间设有拉伸弹簧(12)。

9.按权利要求8所述的水下机器人回收用对接起吊装置，其特征在于：所述两个端部抓手(13)相对的内侧分别设有止动块(14)。

10.按权利要求8所述的水下机器人回收用对接起吊装置，其特征在于：每个端部抓手(13)的夹持端均为圆弧形，两个端部抓手(13)的夹持端形成与水下机器人外形相对应的半圆形；每个端部抓手(13)的夹持端的外面均包裹有保护皮囊(15)。