CN110682999B - Auv自动布放回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下机器人布放回收装置领域，具体涉及一种AUV自动布放回收装置。一种AUV自动布放回收装置，包括定位底座部分、抱夹装置部分和滑动插销起吊装置部分；其中，定位底座部分为一单层矩形板状结构，其上表面连接有抱夹装置部分和滑动插销起吊装置部分；抱夹装置部分为两对称的抱夹臂组结构，其分别位于定位底座部分的两个远端；滑动插销起吊装置部分为一圆锥台结构，其底部位于定位底座部分中央，顶部的连接件通过缆绳与母船连接；本发明可通过装置控制自动挂钩和脱钩，提高AUV布放回收的可靠性和安全性，减少母船人员的人工辅助。

Description

AUV自动布放回收装置

技术领域

本发明涉及水下机器人布放回收装置领域，具体涉及一种AUV自动布放回收装置。

背景技术

近年来，世界各国工业发展速度越来越快，陆地上的石油煤炭等资源需求量越来越大，价格也随之上涨。这一切都使得人们日趋加快对海洋资源的开发利用。随着我国海洋利用区域不断扩大，水下机器人的研究成为海洋勘探与开发的研究热点。

AUV(Autonomous Underwater Vehicle，自主水下航行器)作为当今人类水下资源探索和开发的主要设备之一，日益受到各国的重视，有多种不同类型的水下机器人应用到检测海水质量、海底探索、搜捕支援、科学考察等领域。由于AUV需要无人无缆在海洋环境中长时间工作，其自身使用流程中布放与回收是必不可少的环节，成功的布放和回收是在水下正常工作的基础，是其是否能够成功完成任务的重要步骤。

目前，为了提高的使用效率和保障能力，AUV的布放和回收技术在不断的研究中进步，以确保AUV的安全布放和回收，提高AUV的作业能力和作业安全性。现有的AUV布放和回收技术，大多数虽有自动脱钩功能，但却没有自动挂钩能力，需要船上人员辅助挂钩。不成功的布放和回收可能对带来损伤，导致整个***无法工作，甚至丢失。本发明针对AUV在布放与回收过程中的可靠性与安全性方面的问题，提出了适配于AUV自动挂钩和脱钩的布放回收装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种AUV自动布放回收装置，通过装置控制自动挂钩和脱钩，提高AUV布放回收的可靠性和安全性，减少母船人员的人工辅助。

本发明的目的是这样实现的：包括定位底座部分、抱夹装置部分和滑动插销起吊装置部分；定位底座部分为一单层矩形板状结构，其上表面连接有抱夹装置部分和滑动插销起吊装置部分；抱夹装置部分为两对称的抱夹臂组结构，其分别位于定位底座部分的两个远端；滑动插销起吊装置部分为一圆锥台结构，其底部位于定位底座部分中央，顶部的连接件通过缆绳与母船连接。

本发明还包括以下特征：

1、所述的定位底座部分包括定位底座零件(4)、连接板(5)、工字钢(6)以及定位板(7)；工字钢(6)为一矩形框架结构；定位底座零件(4)为一拱形结构，其轮廓与AUV上表面相同，定位底座零件(4)分别焊接于工字钢(6)远端的两条短边上；连接板(5)为一小矩形平板，其通过焊接置于工字钢(6)远端对称的上表面，并且连接板(5)与定位底座零件(4)焊接在一起；定位板(7)为一大矩形板，其中央有一凸起空心锥体，定位板(7)通过焊接置于工字钢(6)的中间。

2、所述的抱夹装置部分有四组且对称设置在定位底座部分的四个角上，均包括抱夹臂(12)以及摆动缸(13)；摆动缸(13)通过螺栓连接于连接板(5)的一端，其传动轴的轴向与工字钢(6)的长边方向平行；抱夹臂(12)为一弧状钩爪形结构，其上端连接于摆动缸(13)的传动轴上。

3、所述的滑动插销起吊装置部分包括插销油缸(8)、挂钩滑板(9)、连杆(14)、摄像机(15)、圆板(17)、缆绳连接件(18)；插销油缸(8)有四个、且两两为一组相对设置在定位板(7)上，插销油缸(8)活塞杆收缩伸长的运动方向与工字钢(6)的长边方向平行；挂钩滑板(9)有两个且均横跨在工字钢(6)的两条长边上，每组插销油缸(8)的活塞杆端与对应的挂钩滑板(9)连接，每个挂钩滑板(9)外侧面设置有挂钩(19)，每个挂钩滑板(9)的上表面设置有两个吊环，在挂钩滑板(9)的两端均设置有挂钩侧滑块(11)，且挂钩滑块(11)通过滚轮设置在对应的工型钢上；连杆(14)有四个且每个连杆的下端与一吊环(10)铰链、每个连杆(14)的上端铰接有一铰接座(16)；圆板(17)位于滑动插销起吊装置部分的中央上部，圆板(17)设置在四个铰接座上，圆板(17)下表面圆心处有摄像机(15)，圆板(17)上表面圆心处焊接有缆绳连接件(18)。

4、所述的定位板(7)表面的中间位置设置有凸起的空心锥体，凸起的空心锥体与AUV船体中心处设置的对接锥(3)配合。

5、每个挂钩滑板上设置有两个挂钩(19)，挂钩(19)与设置在AUV上的AUV吊环(2)配合实现连接。

本发明的有益效果在于：本发明能够自动完成挂钩和脱钩工作，机械结构紧凑、可靠性高且安全性好。本发明通过定位板上的中央凸起空心锥体与AUV上的对接锥包容配合，实现AUV自动布放回收装置与AUV的准确对接定位，并且对接过程容易、对接定位准确；通过滑动插销起吊装置部分，实现AUV自动布放回收装置自动挂钩和脱钩，无需辅助人员参与，提高了AUV在布放与回收过程中的效率和安全性；通过定位底座部分、抱夹装置部分和滑动插销起吊装置部分的组合，整个AUV自动布放回收装置机械结构简单、操作性能可靠，安全系数较高，可用于高海况下布放回收AUV；本发明所适配的AUV，只需要在AUV上表面焊接吊环和对接锥即可实现目的，对AUV的改动不大，操作难度低，改造成本低。

附图说明

图1为本发明所适配的AUV的三维示意图；

图2为本发明对接在适配的AUV上的三维示意图；

图3为本发明三维结构的示意图；

图4为本发明结构的主视图；

图5为本发明定位底座部分的三维示意图。

图中的附图标记为：AUV1、AUV吊环2、对接锥3、定位底座零件4，连接板5，工字钢6、定位板7、插销油缸8、挂钩滑板9、吊环10、挂钩侧滑块11、抱夹臂12、摆动缸13、连杆14、摄像机15、铰接座16、圆板17、缆绳连接件18以及挂钩19。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明做进一步描述：

结合图1至图5，本发明主要由定位底座、抱夹装置和滑动插销起吊装置组成。其中定位底座用于在AUV表面定位，定位底座零件4与AUV上表面有相同的轮廓，可以实现定位底座在AUV上的定位。当定位底座接触AUV后，抱夹装置中的摆动缸13驱使抱夹臂12夹紧AUV两侧面，实现整个AUV布放回收装置在AUV上的夹紧固定。滑动插销起吊装置可使挂钩19***AUV吊环2内，完成挂钩工作。

所述滑动插销起吊装置包括：插销油缸8、挂钩滑板9、挂钩侧滑块11、挂钩19、吊环10、连杆14、摄像机15、铰接座16、圆板17和缆绳连接件18。主要用于自动挂钩，实现AUV的提升回收。

本发明专利中，AUV表面需要焊接4个成矩形布置的AUV吊环2，以及在中心处焊接一个对接锥3。

定位底座装置主要用于AUV布放回收装置在AUV上表面的定位，包括定位底座零件4、连接板5、工字钢6和定位板7。连接板5和定位板7焊接在工字钢6上，定位底座零件4焊接在工字钢6两侧，形成一个整体。定位底座零件4与AUV1上表面有相同的轮廓，能与AUV对接。定位板7中间有倒扣漏斗形突出物，在AUV上有对接锥3，两者接触时，能包容对接，从而与定位底座零件4一起实现定位底座在AUV上表面的准确对接。

抱夹装置主要用于AUV布放回收装置的夹紧固定，包括摆动缸13和抱夹臂12。摆动缸13安装在连接板5上，抱夹臂12连接在摆动缸13输出轴上，能随着摆动缸13往复摆动，驱动抱夹臂12与AUV接触夹紧。

滑动插销起吊装置主要用于自动挂钩，实现AUV的提升回收，包括插销油缸8、挂钩滑板9、吊环10、挂钩侧滑块11、挂钩19、连杆14、摄像机15、铰接座16、圆板17和缆绳连接件18。插销油缸8安装在定位板7上，插销油缸8的活塞杆连接在挂钩滑板9上。挂钩侧滑块11、挂钩19和吊环10均焊接在挂钩滑板9上。挂钩侧滑块11能在工字钢6上滑动，从而插销油缸8能带动滑动插销起吊装置在工字钢6上移动。连杆14两端分别连接在吊环10和铰接座16上，铰接座16焊接在圆板17上，圆板17上还安装有摄像机15和缆绳连接件18。摄像机15能上下左右旋转，用于观察对接锥3与定位板7中间的倒扣漏斗形突出物的对接情况，以及观察挂钩19***AUV吊环2内的情况。

当定位底座与AUV上表面对接完成，抱夹装置夹紧AUV后，滑动插销起吊装置的插销油缸8推动挂钩滑板9，使挂钩滑板上的挂钩19***AUV吊环2内，摄像机15可以观察挂钩19***AUV吊环2内的情况。当挂钩19完全***AUV吊环2内后，提升AUV前，需要打开抱夹装置的抱夹臂12，使抱夹臂12与AUV分离，以避免在提升AUV时对抱夹装置造成损坏。母船上的缆绳与缆绳连接件18连接，用于将AUV提升至母船。

本发明的工作原理为：

进行布放作业，母船通过缆绳将AUV和布放回收装置吊放入水中后，摆动缸13驱动抱夹臂12夹紧AUV，随后插销油缸8的活塞杆收缩，带动滑动插销起吊装置向中间移动，从而使挂钩19从AUV吊环2中脱钩，通过摄像机15观察到挂钩19完全脱离AUV吊环2后，摆动缸13驱动抱夹臂12张开，然后整个布放回收装置被吊放回母船上，此时AUV被留在海面完成了布放作业。

当AUV完成任务返回，行驶到母船旁特定位置时，进行回收作业。整个布放回收装置被吊放至AUV停靠处，然后与AUV对接。定位底座零件4接触AUV的表面，定位板7上的倒扣漏斗形突出物与AUV上的对接锥3接触，通过摄像机15观察到倒扣漏斗形突出物与对接锥3完全包容接触后，布放回收装置在AUV上的定位完成。当定位完成后，摆动缸13驱动抱夹臂12夹紧AUV，随后插销油缸8的活塞杆伸出，带动滑动插销起吊装置向AUV吊环2移动，从而使挂钩19***AUV吊环2中，通过摄像机15观察到挂钩19完全***AUV吊环2内后，布放回收装置在AUV上的挂钩动作完成。随后摆动缸13驱动抱夹臂12张开，然后布放回收装置和AUV一起被吊放回母船上，完成回收作业。

综上，本发明专利主要为一种适用于AUV(Autonomous Underwater Vehicle，自主水下航行器，简称AUV)自动挂钩脱钩的布放回收的装置，包括定位底座、抱夹装置和滑动插销起吊装置。本方案中，需要在AUV上设置吊环和对接锥，吊环用于配合挂钩，对接锥用于配合定位底座。本装置中定位底座包括定位板、工字钢、定位底座零件和连接板；抱夹装置包括摆动缸和抱夹臂；滑动插销起吊装置包括插销油缸、挂钩滑板、挂钩侧滑块、挂钩、吊环、连杆、铰接座、圆板、缆绳连接件和摄像机。抱夹装置安装在定位底座的连接板上，滑动插销起吊装置安装在定位底座的工字钢上，插销油缸安装在定位底座的定位板上，且插销油缸的活塞杆与挂钩滑板连接在一起，连杆两端分别连接在吊环和铰接座上，铰接座焊接在圆板上，圆板上还安装有摄像机和缆绳连接件。当进行AUV布放回收作业时，定位底座与AUV上表面接触，随后抱夹装置抱紧AUV两侧，实现布放回收装置在AUV上的定位与夹紧，然后插销油缸推动滑动插销起吊装置，从而使滑动插销起吊装置上的挂钩***AUV上的吊环内，完成挂钩工作。挂钩完成后，提升AUV前，需要打开抱夹装置，使抱夹装置与AUV两侧面分开，以避免提升AUV时对抱夹装置的损坏。本发明专利提出一种新型用于AUV自动挂钩脱钩的布放回收的装置，结构简单，性能可靠，能够自动完成挂钩和脱钩工作。

Claims (2)

1.一种AUV自动布放回收装置，其特征在于：包括定位底座部分、抱夹装置部分和滑动插销起吊装置部分；定位底座部分为一单层矩形板状结构，其上表面连接有抱夹装置部分和滑动插销起吊装置部分；抱夹装置部分为两对称的抱夹臂组结构，其分别位于定位底座部分的两个远端；滑动插销起吊装置部分为一圆锥台结构，其底部位于定位底座部分中央，顶部的连接件通过缆绳与母船连接；所述的定位底座部分包括定位底座零件（4）、连接板（5）、工字钢（6）以及定位板（7）；工字钢（6）为一矩形框架结构；定位底座零件（4）为一拱形结构，其轮廓与AUV上表面相同，定位底座零件（4）分别焊接于工字钢（6）远端的两条短边上；连接板（5）为一小矩形平板，其通过焊接置于工字钢（6）远端对称的上表面，并且连接板（5）与定位底座零件（4）焊接在一起；定位板（7）为一大矩形板，其中央有一凸起空心锥体，定位板（7）通过焊接置于工字钢（6）的中间；所述的抱夹装置部分有四组且对称设置在定位底座部分的四个角上，均包括抱夹臂（12）以及摆动缸（13）；摆动缸（13）通过螺栓连接于连接板（5）的一端，其传动轴的轴向与工字钢（6）的长边方向平行；抱夹臂（12）为一弧状钩爪形结构，其上端连接于摆动缸（13）的传动轴上；所述的滑动插销起吊装置部分包括插销油缸（8）、挂钩滑板（9）、连杆（14）、摄像机（15）、圆板（17）、缆绳连接件（18）；插销油缸（8）有四个，且两两为一组相对设置在定位板（7）上，插销油缸（8）活塞杆收缩伸长的运动方向与工字钢（6）的长边方向平行；挂钩滑板（9）有两个且均横跨在工字钢（6）的两条长边上，每组插销油缸（8）的活塞杆端与对应的挂钩滑板（9）连接，每个挂钩滑板（9）外侧面设置有挂钩（19），每个挂钩滑板（9）的上表面设置有两个吊环，在挂钩滑板（9）的两端均设置有挂钩侧滑块（11），且挂钩滑块（11）通过滚轮设置在对应的工型钢上；连杆（14）有四个且每个连杆的下端与一吊环（10）铰接，每个连杆（14）的上端铰接有一铰接座（16）；圆板（17）位于滑动插销起吊装置部分的中央上部，圆板（17）设置在四个铰接座上，圆板（17）下表面圆心处有摄像机（15），圆板（17）上表面圆心处焊接有缆绳连接件（18）；所述的定位板（7）表面的中间位置设置有凸起的空心锥体，凸起的空心锥体与AUV船体中心处设置的对接锥（3）配合。

2.根据权利要求1所述的一种AUV自动布放回收装置，其特征在于：每个挂钩滑板上设置有两个挂钩（19），挂钩（19）与设置在AUV上的AUV吊环（2）配合实现连接。

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