用于自主回收水下机器人的模块化滑道夹持式回收装置
阅读说明：本技术 用于自主回收水下机器人的模块化滑道夹持式回收装置 (Modular slideway clamping type recovery device for autonomously recovering underwater robot ) 是由 孟令帅 谷海涛 林扬 王旭辉 高东勇 王宁 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明属于自主水下机器人领域,具体地说是一种用于自主回收水下机器人的模块化滑道夹持式回收装置,包括固定框架、丝杠滑台机构B、夹持机构及滑道机构,其中丝杠滑台机构B及滑道机构分别安装于固定框架内,滑道机构位于丝杠滑台机构B的下方；夹持机构可以夹紧水下机器人,可在丝杠滑台机构B的带动下向固定框架内部移动；滑道机构起到支撑作用,辅助夹持机构移动水下机器人；丝杠滑台机构B拖动夹持机构,进而带动水下机器人向固定框架内部移动,丝杠滑台机构B起主要的牵引作用。本发明整体结构简单,性能可靠,便于维护,实用性强。(The invention belongs to the field of autonomous underwater robots, in particular to a modularized slideway clamping type recovery device for autonomously recovering an underwater robot, which comprises a fixed frame, a screw rod sliding table mechanism B, a clamping mechanism and a slideway mechanism, wherein the screw rod sliding table mechanism B and the slideway mechanism are respectively arranged in the fixed frame, and the slideway mechanism is positioned below the screw rod sliding table mechanism B; the clamping mechanism can clamp the underwater robot and can move towards the inside of the fixed frame under the driving of the screw rod sliding table mechanism B; the slide way mechanism plays a supporting role and assists the clamping mechanism to move the underwater robot; the screw rod sliding table mechanism B drags the clamping mechanism, so that the underwater robot is driven to move towards the inside of the fixed frame, and the screw rod sliding table mechanism B plays a main role in traction. The invention has simple integral structure, reliable performance, convenient maintenance and strong practicability.)
技术领域
本发明属于自主水下机器人领域，具体地说是一种用于自主回收水下机器人的模块化滑道夹持式回收装置。
背景技术
近些年，自主水下机器人技术日趋成熟，已经在海洋科学研究、资源调查和军事领域得到广泛应用。由于自主水下机器人自身携带能源有限，且受电池技术发展水平的制约，其能力和进一步推广应用受到限制，需要频繁对其回收。而传统有人回收方式存在作业成本高、人员风险大、回收程序复杂、自动化水平低、作业效率低等问题，同样已成为阻碍自主水下机器人广泛应用的瓶颈。因此，为了更大发挥水下机器人的性能，水下机器人回收方式正向少人化或无人化方向发展。
发明内容
针对目前自主水下机器人的有人回收机构存在结构复杂、成功率低等问题，本发明的目的在于提供一种用于自主回收水下机器人的模块化滑道夹持式回收装置。该回收装置采用无人自主回收的方式，结构相对简单、安全可靠、回收成功率高，可有效提高回收自主水下机器人的作业效率及成功率。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括固定框架、丝杠滑台机构B、夹持机构及滑道机构，其中丝杠滑台机构B及滑道机构分别安装于固定框架内，所述滑道机构位于丝杠滑台机构B的下方；所述丝杠滑台机构B包括滑台B、丝杠滑台固定板B、丝杠B及电机B，所述丝杠滑台固定板B安装于固定框架上，所述丝杠B转动安装于丝杠滑台固定板B上，任意一端与固定在所述丝杠滑台固定板B上或固定框架上的电机B的输出端相连，所述丝杠B上螺纹连接有滑台B；所述夹持机构位于丝杠滑台机构B与滑道机构之间，所述夹持机构包括丝杠滑台机构A及夹持架，所述丝杠滑台机构A包括丝杠滑台固定板A、丝杠A、滑台C及滑台D，所述丝杠滑台固定板A与所述滑台B连接，所述丝杠A转动安装于丝杠滑台固定板A上，任意一端与固定在所述丝杠滑台固定板A上的电机A的输出端相连，所述丝杠A上分别螺纹连接有滑台C及滑台D，所述滑台C与滑台D的螺纹旋向相反、同步反向沿所述丝杠A的轴向移动，所述滑台C与滑台D上均安装有用于夹持水下机器人的夹持架。
其中：所述丝杠B上还螺纹连接有滑台A，所述滑台A上安装有首端限位板，所述首端限位板的上端与滑台A连动，下端安装有水下机器人在回收过程开始时会触发的位置开关A；所述丝杠滑台固定板B远离水下机器人进入的一端设有末端限位板，所述末端限位板上安装有水下机器人在回收过程结束时会触发的位置开关B。
所述滑台A位于滑台B与末端限位板之间，所述滑台A与滑台B的螺纹旋向相同、同步同向沿所述丝杠B的轴向移动。
所述夹持架靠近水下机器人进入的一端安装有导向机构，所述导向机构包括导向板、弹簧及合页，所述导向板的一端通过合页与夹持架铰接，在所述导向板外侧表面设有弹簧，所述弹簧的两端分别与导向板的另一端及夹持架相连，所述导向板绕合页的轴转动，并通过所述弹簧的作用复位。
所述夹持架的上端与滑台C或滑台D连动，下端的前后两侧均设有用于夹持水下机器人的夹持块。
每个所述夹持块的内侧表面均安装有柔性材料。
每个所述夹持块上均安装有水下机器人被夹紧时会触发的位置开关C。
所述滑道机构包括滚轮、滚轮支撑架及支撑框架，所述支撑框架安装在固定框架上，所述滚轮支撑架的一端固定在支撑框架上，所述滚轮转动安装于滚轮支撑架的另一端。
所述支撑框架为相互平行的两个，分别固定在所述固定框架内的下部，每个所述支撑框架上沿长度方向均安装有多个滚轮支撑架，每个所述滚轮支撑架上均转动安装有滚轮；两个所述支撑框架上的滚轮支撑架数量相同、一一对应，相对应的两个所述滚轮支撑架呈“八”字形设置。
所述丝杠滑台机构A随滑台B通过电机B的驱动沿丝杠B的轴向往复移动，移动方向与水下机器人进入所述固定框架内部的移动方向相同。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明是一种可以无人自主回收水下机器人的模块化滑道夹持式回收装置，结构简单且模块化设计，大大降低了操作人员的劳动强度，提高了回收过程自动化水平以及回收效率。
2.本发明通过改变回收过程中夹持机构向前移动距离可完成对不同长度水下机器人的回收，通过改变夹持机构的夹持直径可完成对不同直径水下机器人的回收；同时，夹持机构和滑道机构共同驱动水下机器人向固定框架内部移动，因此可完成重量较大水下机器人的回收，回收装置具有较高通用性。
3.本发明对水下机器人具有较好的安全性。首先，滑道机构中的滚轮支撑架呈“八”字形设置，当水下机器人位于滚轮上面时，两侧滚轮可以稳定地支撑水下机器人；其次，夹持机构在完成夹持后，可对水下机器人起到限位作用，限制其5个自由度，防止水下机器人与回收装置其他部件发生碰撞。
4.本发明中滑道机构载重大、防滑耐磨、驱动力大、运行平稳，可以满足小中型水下机器人的回收。
5.本发明夹持机构与水下机器人接触的地方采用柔性材料，材料内部安装有压力传感器，避免由于压力过大导致水下机器人壳体表面受损。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明丝杠滑台机构B的结构示意图；
图3为本发明夹持导向机构的结构示意图；
图4为本发明滑道机构的结构示意图；
其中：1为固定框架，2为丝杠滑台机构B，3为夹持机构，4为滑道机构，5为滑台A，6为滑台B，7为丝杠滑台固定板B，8为丝杠B，9为位置开关A，10为首端限位板，11为位置开关B，12为末端限位板，13为电机B，14为丝杠滑台机构A，15为夹持架，16为柔性材料，17为导向板，18为弹簧，19为合页，20为位置开关C，21为滚轮，22为滚轮支撑架，23为支撑框架，24为转接固定板，25为丝杠滑台固定板A，26为滑台C，27为滑台D，28为夹持块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～4所示，本发明包括固定框架1、丝杠滑台机构B2、夹持机构3及滑道机构4，其中丝杠滑台机构B2及滑道机构4分别通过螺栓、螺母安装于固定框架1内，滑道机构4位于丝杠滑台机构B2的下方，夹持机构3位于丝杠滑台机构B2与滑道机构4之间。
本实施例的固定框架1由多根铝型材通过螺栓、螺母及角件连接成长方体框架，整体为一个模块，滑道机构4位于固定框架1内的下部，丝杠滑台机构B2位于固定框架1内的上部。
本实施例的滑道机构包括滚轮21、滚轮支撑架22及支撑框架23，支撑框架23通过T型螺钉固定在固定框架1上，滚轮支撑架22的一端通过螺栓固定在支撑框架23上，滚轮21通过转轴转动安装于滚轮支撑架22的另一端。本实施例的支撑框架23为相互平行的两个，分别固定在固定框架1内的下部，每个支撑框架23上沿长度方向均安装有多个滚轮支撑架22，每个滚轮支撑架22上均转动安装有滚轮21。两个支撑框架23上的滚轮支撑架22数量相同、一一对应，相对应的两个滚轮支撑架22呈“八”字形设置。
本实施例的丝杠滑台机构B2包括滑台A5、滑台B6、丝杠滑台固定板B7、丝杠B8、位置开关A9、首端限位板10、位置开关11、末端限位板12及电机B13，丝杠滑台固定板B7通过螺栓固接在固定框架1上，丝杠B8转动安装于丝杠滑台固定板B7上，任意一端与固定在丝杠滑台固定板B7上或固定框架1上的电机B13的输出端相连(本实施例的电机B13通过转接固定板固定在丝杠滑台固定板7上)，丝杠B8上分别螺纹连接有滑台A及滑台B6。滑台A5、滑台B6具有沿丝杠B8轴向往复移动的自由度，即滑台A5、滑台VB与丝杠B8之间分别形成螺旋副。滑台A5上安装有首端限位板10，首端限位板10的上端与滑台A5连动，下端安装有水下机器人在回收过程开始时会触发的位置开关A9，位置开关A9控制丝杠滑台机构A14的启动；丝杠滑台固定板B7远离水下机器人进入的一端设有末端限位板12，末端限位板12上安装有水下机器人在回收过程结束时会触发的位置开关B11，位置开关B11控制丝杠滑台机构B2的停止。本实施例的滑台A5位于滑台B6与末端限位板12之间，滑台A5与滑台B6的螺纹旋向相同、同步同向沿丝杠B8的轴向移动。
本实施例的夹持机构3包括丝杠滑台机构A14、夹持架15、柔性材料16、导向机构及位置开关C，丝杠滑台机构A14包括丝杠滑台固定板A25、丝杠A、滑台C26及滑台D27，丝杠滑台固定板A25通过转接固定板24与滑台B6连接，丝杠A转动安装于丝杠滑台固定板A25上，任意一端与固定在丝杠滑台固定板A25上的电机A的输出端相连，丝杠A上分别螺纹连接有滑台C26及滑台D27，滑台C26与滑台D27的螺纹旋向相反、同步反向沿丝杠A的轴向移动，滑台C26与滑台D27上均安装有用于夹持水下机器人的夹持架15。
滑台C26与滑台D27上的两个夹持架15位于水下机器人的两侧，每个夹持架15靠近水下机器人进入的一端均安装有导向机构。导向机构包括导向板17、弹簧18及合页19，导向板17的一端通过合页19与夹持架15铰接，在导向板17外侧表面设有弹簧18，弹簧18的两端分别与导向板17的另一端及夹持架15相连，导向板17可绕合页19的轴转动，并通过弹簧18的作用复位。
本实施例的夹持架15的上端与滑台C26或滑台D27连动，下端的前后两侧均设有用于夹持水下机器人的夹持块28。每个夹持块28的内侧表面均安装有柔性材料16，起到保护水下机器人的作用，本实施例的柔性材料16可为橡胶；每个夹持块28上均安装有水下机器人被夹紧时会触发的位置开关C20，位置开关C20安装在夹持块28的内侧，嵌在柔性材料16中，位置开关c20控制丝杠滑台机构A14的停止与丝杠滑台机构B2的启动。
本实施例的丝杠滑台机构A14随滑台B6通过电机B13的驱动沿丝杠B8的轴向往复移动，移动方向与水下机器人进入固定框架1内部的移动方向相同。
本实施例的位置开关A9、位置开关B11及位置开关C20分别与船上的控制系统相连，电机A及电机B13也分别与控制系统相连；本实施例的控制系统为现有技术，在此不再赘述。
本发明的工作原理为：
当需要自主回收自主水下机器人时，水下机器人通过通讯导引设备向回收平台(如无人船)所在水域航行；当水下机器人到达指定水域后，打开前端的捕获机构，此时本发明的回收装置启动，滑道机构4、丝杠滑台机构B2、夹持机构3三者协同工作。
首先，丝杠滑台机构B2中的电机B13带动丝杠B8旋转，滑台A5、滑台B6及夹持机构3一起向固定框架1的尾端移动。当夹持机构3到达固定框架1尾端的最边缘后，电机B13停止工作；水下机器人从水面进一步向回收装置靠近，在导向板17的引导下，进入夹持机构3内部，接触到首端限位板10，位置开关A9被触发；此时，丝杠滑台机构A14在控制系统的控制下开始运动，电机A通过丝杠A、滑台C26、滑台D27带动两侧的夹持架15夹紧水下机器人。夹持架15夹紧水下机器人后，夹持架15上前后两侧夹持块28上的位置开关C20被触发，丝杠滑台机构A14中的电机A停止工作；控制系统控制丝杠滑台机构B2中的电机B13开始工作，夹持机构3在丝杠滑台机构B2的作用下，带动水下机器人在滚轮21上向固定框架1内部移动。移动过程中，导向板17在合页19和固定框架1的作用下沿合页19的转轴转动。水下机器人回收完成时，末端限位板12上的位置开关B11被首端限位板10触发，丝杠滑台机构B2中的电机B13停止工作，水下机器人回收完成。
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