CN110723255B - 一种基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，涉及无人艇布放回收技术领域，包括机器人、对接装置和控制器，机器人包括上安装板、中安装板、下安装板、调节气缸、连接件和至少三个调节组件，调节组件包括导向支架、绳索导向器、调节绳、卷线装置、连接支架和摄像头，上安装板、中安装板和下安装板由上至下依次设置，调节气缸的气缸杆伸至下安装板的下部；对接装置包括引导装置和气缸杆夹持装置，用于安装于无人艇的船板上，引导装置下方安装有传感装置；调节气缸、卷线装置、摄像头、气缸杆夹持装置和传感装置均与控制器连接。该装置对接速度快，环境适应性好，实现无人艇的自动化布放回收，提高布放回收的效率。

Description

一种基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置

技术领域

本发明涉及无人艇布放回收技术领域，特别是涉及一种基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置。

背景技术

在科技快速发展的21世纪，随着科技的进步，以及陆地资源的紧缺，人们对海洋资源的不断重视，其开发力度不断加大，并且不断向更深更广阔的海洋进行开发，于是乎，无人艇技术的需求不断加大，并得到了飞速发展。目前，无人艇技术在军事、海洋科考、海底勘探等领域得到了广泛的应用。但是，无人艇高效快速的布放回收一直是一个难题。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，对接速度快，环境适应性好，实现无人艇的自动化布放回收，提高布放回收的效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，包括机器人、对接装置和控制器，所述机器人包括上安装板、中安装板、下安装板、调节气缸、连接件和至少三个调节组件，所述调节组件包括导向支架、绳索导向器、调节绳、卷线装置、连接支架和摄像头，所述上安装板、所述中安装板和所述下安装板由上至下依次设置，所述连接件固定于所述上安装板的上表面，所述连接件用于连接母船上的船用起重机，所述导向支架连接所述上安装板和所述中安装板，所述绳索导向器固定于所述导向支架外侧，所述卷线装置安装于所述中安装板的上表面，所述连接支架固定于所述下安装板上端，所述摄像头安装于所述连接支架上，所述调节绳一端缠绕于所述卷线装置上，所述调节绳另一端穿过所述绳索导向器与所述连接支架上端连接，所述调节气缸固定于所述下安装板上，且所述调节气缸的气缸杆伸至所述下安装板的下部；所述对接装置包括引导装置和气缸杆夹持装置，所述引导装置和所述气缸杆夹持装置用于安装于无人艇的船板上，所述气缸杆夹持装置能够伸至所述引导装置内对所述调节气缸的气缸杆进行夹持，所述引导装置下方安装有传感装置，所述传感装置用于检测所述调节气缸的气缸杆的位置；所述调节气缸、所述卷线装置、所述摄像头、所述气缸杆夹持装置和所述传感装置均与所述控制器连接。

优选地，所述绳索导向器包括连接块和固定于所述连接块一侧的导向套筒，所述调节绳穿过所述连接块和所述导向套筒并伸至外部，所述导向支架外侧设置有安装槽，所述连接块与所述安装槽结构相匹配，所述连接块设置于所述安装槽内并与所述导向支架固定连接。

优选地，所述导向支架包括上导向支架和下导向支架，所述上导向支架固定于所述上安装板的下表面，所述下导向支架固定于所述中安装板的上表面，所述上导向支架和所述下导向支架固定连接。

优选地，所述卷线装置包括步进电机、传动齿轮组和卷线器，所述步进电机和所述卷线器固定于所述中安装板的上表面，所述步进电机通过所述传动齿轮组与所述卷线器连接，所述调节绳缠绕于所述卷线器上，所述步进电机与所述控制器连接。

优选地，所述引导装置包括固定支架、上引导支架、下引导支架和喇叭状导向罩，所述固定支架用于安装于无人艇的船板上，所述上引导支架安装于所述固定支架侧面的顶端，所述下引导支架安装于所述固定支架侧面的底端，所述喇叭状导向罩上端和下端分别与所述上引导支架和所述下引导支架固定连接，所述喇叭状导向罩下部的两侧对称设置有两个夹持孔，所述传感装置设置于所述喇叭状导向罩下方。

优选地，所述气缸杆夹持装置包括两个对称设置于所述喇叭状导向罩两侧的夹持组件，所述夹持组件包括气缸座、夹持气缸和夹持块，所述气缸座用于固定于无人艇的船板上，所述夹持气缸固定于所述气缸座上，所述夹持气缸与所述控制器连接，所述夹持气缸靠近所述喇叭状导向罩的一端连接有所述夹持块，一个所述夹持块能够穿过一个所述夹持孔伸至所述喇叭状导向罩内。

优选地，所述传感装置为压力传感器或光电传感器。

优选地，所述连接件为球型铰链座。

优选地，所述调节气缸的气缸杆下端设置有球状连接头。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，包括机器人、对接装置和控制器，机器人包括上安装板、中安装板、下安装板、调节气缸、连接件和至少三个调节组件，对接装置包括引导装置和气缸杆夹持装置，引导装置和气缸杆夹持装置用于安装于无人艇的船板上，气缸杆夹持装置能够伸至引导装置内对气缸杆进行夹持。可见，该装置采用闭环运动控制，精度高，对接速度快；采用至少三根调节绳控制机器人的XY方向的运动，受环境影响较小，具有良好的环境适应性；实现无人艇的自动化布放回收，极大的提高了无人艇布放回收的效率，减少人工劳动强度，同时保证海员有一个较为安全的工作环境。

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为母船上的起重机通过本发明中的基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置吊起无人艇的立体结构示意图；

图2为图1的正视图；

图3为本发明提供的基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置的结构示意图；

图4为本发明中机器人的***图；

图5为本发明中对接装置的***图。

附图标记说明：1、连接件；2、上安装板；3、中安装板；4、下安装板；5、上导向支架；6、下导向支架；7、调节绳；8、连接块；9、导向套筒；10、步进电机；11、传动齿轮组；12、卷线器；13、调节气缸；14、连接支架；15、摄像头；16、喇叭状导向罩；17、固定支架；18、上引导支架；19、下引导支架；20、气缸座；21、夹持气缸；22、夹持块；23、无人艇的船板；24、球状连接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，对接速度快，环境适应性好，实现无人艇的自动化布放回收，提高布放回收的效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-5所示，本实施例提供一种基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，包括机器人、对接装置和控制器，机器人包括上安装板2、中安装板3、下安装板4、调节气缸13、连接件1和至少三个调节组件，调节组件包括导向支架、绳索导向器、调节绳7、卷线装置、连接支架14和摄像头15，上安装板2、中安装板3和下安装板4由上至下依次设置，连接件1固定于上安装板2的上表面，连接件1用于连接母船上的船用起重机，导向支架连接上安装板2和中安装板3，绳索导向器固定于导向支架外侧，卷线装置安装于中安装板3的上表面，连接支架14固定于下安装板4上端，摄像头15安装于连接支架14上，具体地，摄像头15可替换为其他可实现瞄准定位功能的传感器，调节绳7一端缠绕于卷线装置上，调节绳7另一端穿过绳索导向器与连接支架14上端连接，调节气缸13固定于下安装板4上，且调节气缸13的气缸杆伸至下安装板4的下部；对接装置包括引导装置和气缸杆夹持装置，引导装置和气缸杆夹持装置用于安装于无人艇的船板23上，气缸杆夹持装置能够伸至引导装置内对调节气缸13的气缸杆进行夹持，引导装置下方安装有传感装置，传感装置用于检测调节气缸13的气缸杆的位置；调节气缸13、卷线装置、摄像头15、气缸杆夹持装置和传感装置均与控制器连接，控制器安装于母船上。于本具体实施例中，上安装板2、中安装板3和下安装板4的形状相同，中安装板3的面积大于下安装板4的面积。调节组件设置为三个，三个调节组件沿机器人的周向均匀分布，调节绳7为机器人专用钢丝绳。

工作时，将对接装置安装于无人艇的船板23上，当母船行驶至无人艇布放回收的合适海域，由船用起重机将机器人吊起，并在海面上伸出合适距离，让机器人位于无人艇上方，此时起重机绳索下放使得机器人至合适位置，利用在机器人下部安装的摄像头15或传感器，对无人艇进行瞄准定位，再由控制器控制卷线装置实现三个调节绳7的收放，进而控制下安装板4及调节气缸13在XY方向的移动，即在水平方向上运动，直至调节气缸13的气缸杆处于对接装置的上方，控制器控制调节气缸13的气缸杆伸出至对接装置的引导装置内，引导装置会将调节气缸13的气缸杆逐步引入正常位置。引导装置下方的传感装置能够检测调节气缸13的气缸杆是否伸出到合适距离，当检测到相应信号时，控制器驱动气缸杆夹持装置将调节气缸13的气缸杆夹持固定，即完成母船与无人艇的连接。再由船用起重机将机器人吊起，即可将无人艇吊起回收。同理，无人艇的布放过程与其回收过程类似。

可见，本实施例中的基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置采用闭环运动控制，精度高，对接速度快；采用至少三根调节绳7控制机器人在XY方向上的运动，受环境影响较小，具有良好的环境适应性；实现无人艇的自动化布放回收，极大的提高了无人艇布放回收的效率，减少人工劳动强度，同时保证海员有一个较为安全的工作环境。本实施例中的基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置还具有高静定，运行可靠，结构简单的优点，能在复杂海域环境的布放回收工作中提高操作效率、简化无操作流程，同时还能提高母船与无人艇的空间利用率。

如图4所示，绳索导向器包括连接块8和固定于连接块8一侧的导向套筒9，调节绳7穿过连接块8和导向套筒9并伸至外部，导向支架外侧设置有安装槽，连接块8与安装槽结构相匹配，连接块8设置于安装槽内并与导向支架固定连接，且导向套筒9位于连接块8外侧。于本具体实施例中，安装槽为圆形凹槽，连接块8为圆柱形薄块。

为了便于拆卸安装，将导向支架设置为分体式结构，导向支架包括上导向支架5和下导向支架6，上导向支架5固定于上安装板2的下表面，下导向支架6固定于中安装板3的上表面，上导向支架5和下导向支架6固定连接。

具体地，卷线装置包括步进电机10、传动齿轮组11和卷线器12，步进电机10和卷线器12固定于中安装板3的上表面，步进电机10通过传动齿轮组11与卷线器12连接，调节绳7缠绕于卷线器12上，步进电机10与控制器连接。于本具体实施例中，传动齿轮组11包括相互啮合第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与步进电机10连接，第二齿轮与卷线器12连接。

如图5所示，引导装置包括固定支架17、上引导支架18、下引导支架19和喇叭状导向罩16，固定支架17用于安装于无人艇的船板23上，上引导支架18安装于固定支架17侧面的顶端，下引导支架19安装于固定支架17侧面的底端，上引导支架18和下引导支架19位于同一侧，喇叭状导向罩16上端和下端分别与上引导支架18和下引导支架19固定连接，喇叭状导向罩16下部的两侧对称设置有两个夹持孔，传感装置设置于喇叭状导向罩16下方，传感装置用于检测机器人的气缸杆是否触碰到对接装置底部，当触及对接装置底部时，控制器控制气缸杆夹持装置运动，将机器人下部伸出的气缸杆固定。于本具体实施例中，传感装置为压力传感器或光电传感器。

具体地，气缸杆夹持装置包括两个对称设置于喇叭状导向罩16两侧的夹持组件，夹持组件包括气缸座20、夹持气缸21和夹持块22，气缸座20用于固定于无人艇的船板23上，夹持气缸21固定于气缸座20上，夹持气缸21与控制器连接，夹持气缸21靠近喇叭状导向罩16的一端连接有夹持块22，一个夹持块22能够穿过一个夹持孔伸至喇叭状导向罩16内。于本具体实施例中，夹持块22相对的两侧面的结构与调节气缸13的气缸杆相匹配，控制器驱动两个夹持块22相向运动来实现调节气缸13的气缸杆的夹持。

具体地，调节气缸13的气缸杆的下端设置有球状连接头24，主要用于辅助调节气缸13的气缸杆进入喇叭状导向罩16，同时，也可在球状连接头24上加入传感器，用于辅助定位。

于本具体实施例中，连接件1为球型铰链座，球型铰链座能够保持机器人在被起重机吊起后始终处于水平位置。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，其特征在于，包括机器人、对接装置和控制器，所述机器人包括上安装板、中安装板、下安装板、调节气缸、连接件和至少三个调节组件，所述调节组件包括导向支架、绳索导向器、调节绳、卷线装置、连接支架和摄像头，所述上安装板、所述中安装板和所述下安装板由上至下依次设置，所述连接件固定于所述上安装板的上表面，所述连接件用于连接母船上的船用起重机，所述导向支架连接所述上安装板和所述中安装板，所述绳索导向器固定于所述导向支架外侧，所述卷线装置安装于所述中安装板的上表面，所述连接支架固定于所述下安装板上端，所述摄像头安装于所述连接支架上，所述调节绳一端缠绕于所述卷线装置上，所述调节绳另一端穿过所述绳索导向器与所述连接支架上端连接，所述调节气缸固定于所述下安装板上，且所述调节气缸的气缸杆伸至所述下安装板的下部；所述对接装置包括引导装置和气缸杆夹持装置，所述引导装置和所述气缸杆夹持装置用于安装于无人艇的船板上，所述气缸杆夹持装置能够伸至所述引导装置内对所述调节气缸的气缸杆进行夹持，所述引导装置下方安装有传感装置，所述传感装置用于检测所述调节气缸的气缸杆的位置；所述调节气缸、所述卷线装置、所述摄像头、所述气缸杆夹持装置和所述传感装置均与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述绳索导向器包括连接块和固定于所述连接块一侧的导向套筒，所述调节绳穿过所述连接块和所述导向套筒并伸至外部，所述导向支架外侧设置有安装槽，所述连接块与所述安装槽结构相匹配，所述连接块设置于所述安装槽内并与所述导向支架固定连接。

3.根据权利要求2所述的基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述导向支架包括上导向支架和下导向支架，所述上导向支架固定于所述上安装板的下表面，所述下导向支架固定于所述中安装板的上表面，所述上导向支架和所述下导向支架固定连接。

4.根据权利要求1所述的基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述卷线装置包括步进电机、传动齿轮组和卷线器，所述步进电机和所述卷线器固定于所述中安装板的上表面，所述步进电机通过所述传动齿轮组与所述卷线器连接，所述调节绳缠绕于所述卷线器上，所述步进电机与所述控制器连接。

5.根据权利要求1所述的基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述引导装置包括固定支架、上引导支架、下引导支架和喇叭状导向罩，所述固定支架用于安装于无人艇的船板上，所述上引导支架安装于所述固定支架侧面的顶端，所述下引导支架安装于所述固定支架侧面的底端，所述喇叭状导向罩上端和下端分别与所述上引导支架和所述下引导支架固定连接，所述喇叭状导向罩下部的两侧对称设置有两个夹持孔，所述传感装置设置于所述喇叭状导向罩下方。

6.根据权利要求5所述的基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述气缸杆夹持装置包括两个对称设置于所述喇叭状导向罩两侧的夹持组件，所述夹持组件包括气缸座、夹持气缸和夹持块，所述气缸座用于固定于无人艇的船板上，所述夹持气缸固定于所述气缸座上，所述夹持气缸与所述控制器连接，所述夹持气缸靠近所述喇叭状导向罩的一端连接有所述夹持块，一个所述夹持块能够穿过一个所述夹持孔伸至所述喇叭状导向罩内。

7.根据权利要求1所述的基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述传感装置为压力传感器或光电传感器。

8.根据权利要求1所述的基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述连接件为球型铰链座。

9.根据权利要求1所述的基于绳并联机器人的无人艇布放回收装置，其特征在于，所述调节气缸的气缸杆下端设置有球状连接头。

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