一种auv回收对接平台及其对接方法

文档序号:181165 发布日期:2021-11-02 浏览:45次 >En<

阅读说明:本技术 一种auv回收对接平台及其对接方法 (AUV recovery docking platform and docking method thereof ) 是由 唐在智 刘芳华 郭文龙 任旺 仲昭杰 于 2021-08-31 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种AUV回收对接平台,包括框架、锁紧机构、回收机构、耐压装置、浮体、横向推进器、竖向推进器,回收机构安装于框架的底部,横向推进器在框架的相对两侧分别安装有一个,框架顶部的相对两边沿处分别依次间隔安装有多个竖向推进器,浮体、耐压装置、锁紧机构依次从上至下间隔安装于框架内,锁紧机构下部穿设于框架的底面。并提供了其对接方法。本发明采用水平方向推动、在装置上配有纵向的推进器,可以进行多方向的驱动,便于回收平台在海面上的作业,提高了平台在对AUV回收时的适应能力。(The invention discloses an AUV (autonomous underwater vehicle) recovery butt-joint platform which comprises a frame, a locking mechanism, a recovery mechanism, a pressure-resistant device, a floating body, a transverse propeller and vertical propellers, wherein the recovery mechanism is arranged at the bottom of the frame, one transverse propeller is respectively arranged at two opposite sides of the frame, a plurality of vertical propellers are respectively arranged at two opposite edges of the top of the frame at intervals in sequence, the floating body, the pressure-resistant device and the locking mechanism are sequentially arranged in the frame from top to bottom at intervals, and the lower part of the locking mechanism penetrates through the bottom surface of the frame. And provides a docking method thereof. The invention adopts horizontal pushing and is provided with a longitudinal propeller on the device, can carry out multidirectional driving, is convenient for the operation of the recovery platform on the sea surface, and improves the adaptability of the platform to the AUV recovery.)

一种AUV回收对接平台及其对接方法

技术领域

本发明涉及水下机器人领域,尤其是涉及一种AUV回收对接平台及其对接方法。

背景技术

在全球陆地资源日益紧张的形势下,广阔无垠的海洋储藏着丰富的资源。开发海洋资源需要先进的技术和装备,水下机器人是目前唯一能够进入深海的装备,研究水下机器人技术对于开发海洋资源具有重要的研究意义和应用价值。水下航行器由于体积小、工作方式灵活的特点,但其存在续航能力不足的问题,如果不能及时进行回收,就会造成航行器内部设备损坏、数据错误、严重者会导致水下航行器丢失,造成无法挽回的损失。

近半个世纪来,其回收装置多种多样、在结构上也各有不同。而国内对于回收技术的研究主要集中在水面回收方式上,而现在水下对接技术对接系统多样,且应用特定,诸如笼式、喇叭口式、平台式等,无法满足低成本智能化回收需求。

发明内容

发明目的:针对上述问题,本发明的目的是提供一种AUV回收对接平台,解决近水面AUV回收的问题,满足对接回收要求,实现船舶作业中的对AUV的高效智能回收,并提供了对接回收装置的回收方法。

技术方案:一种AUV回收对接平台,包括框架、锁紧机构、回收机构、耐压装置、浮体、横向推进器、竖向推进器,回收机构安装于框架的底部,横向推进器在框架的相对两侧分别安装有一个,框架顶部的相对两边沿处分别依次间隔安装有多个竖向推进器,浮体、耐压装置、锁紧机构依次从上至下间隔安装于框架内,锁紧机构下部穿设于框架的底面。

进一步的,框架包括左侧板、浮体支架、右侧板、中板、底座、起吊环,底座的顶面上竖直间隔安装有左侧板、右侧板,浮体支架、中板在左侧板和右侧板之间从上至下间隔设置并分别与两者固定,起吊环安装于浮体支架的顶面上,左侧板、右侧板的顶部边沿分别设有向内的翻边,两个翻边上分别安装有多个竖向推进器,浮体放置于浮体支架上表面,其相对两侧分别与左侧板、右侧板内侧面连接,耐压装置安装于中板上表面,锁紧机构安装于中板的底面上,横向推进器在左侧板、右侧板的外侧方分别设置一个,两个横向推进器分别安装于底座上。

进一步的,锁紧机构包括气缸、锁紧杆,气缸在中板底面呈一字间隔安装有多个,每个气缸的气缸杆朝下并分别与一个锁紧杆连接,锁紧杆穿设于底座中。

进一步的,回收机构包括回收导引块、水下灯,导引块在框架的底部竖直放置并至少平行间隔设有两个,导引块的顶面与框架的底部固定,导引块中间开着有呈U型或V型的限位孔,水下灯设有两个并分别位于导引块的相对两侧,水下灯通过水下灯固定座安装于框架的底部。

进一步的,耐压装置包括耐压舱固定块、耐压舱,耐压舱包括耐压舱体以及分别与其两端连接的上端盖和下端盖,还包括安装于下端盖外侧面上的水密接插件,耐压舱体通过耐压舱固定块安装在框架内。

进一步的,本平台还包括水下控制系统,水下控制系统包括水下控制器、以及和水下控制器信号连接的温湿度传感器、姿态传感器、问答机、GPS、超短基线,水下控制器、温湿度传感器、姿态传感器、问答机、GPS集成安装于耐压装置中,超短基线安装于回收机构上,锁紧机构、横向推进器、竖向推进器分别与水下控制器信号连接。

最佳的,本平台还包括推进器固定块,每个竖向推进器分别通过一个推进器固定块安装于框架的顶部边沿,推进器固定块与框架的内侧面固定。

一种上述的AUV回收对接平台的对接方法,包括以下步骤:

步骤一:将对接平台通过船用吊机放入水中,母船发送回收命令,将对接平台通过船用吊机放入水中,横向推进器和竖向推进器同时开启,控制对接平台运动,并在水面上航行,进入指定回收区域,等待AUV回收工作;

步骤二:AUV到达指定回收区域后,开始回收动作,对接平台通过问答机来接受AUV的信号,通过接受到的信号进行解算,得到其位置信息并给予反馈,回收机构上的超短基线逐步引导AUV进入回收机构中并直至完全进入回收机构;

步骤三:在AUV进入成功后,锁紧机构开始工作,向下驱动锁紧已回收的AUV;

步骤四:对接结束时,锁紧机构持续工作,AUV被完全锁死,对接平台完成工作,通过横向推进器和竖向推进器运动使平台向作业船靠近,通过船用吊机起吊平台完成回收。

有益效果:与现有技术相比,本发明的优点是:采用平台式的结构设计,平台能够在水面上自主作业,进行前进和沉浮。便于对接平台在水面上灵活的作业,提高了对接平台在不同工况下的适应能力。本对接平台能够有效的对水下机器人进行回收并锁紧。故本发明在水下机器人对接装置领域中具有更加广阔的应用前景。耐压装置的模块设置能够分别独立对对接平台的横向推进器、竖向推进器和锁紧机构进行控制,保证对接平台工作的可靠性。

附图说明

图1为本发明的俯视图;

图2为本发明的仰视图;

图3为本发明的立体结构示意图;

图4为本发明沿纵向中轴线的剖视图;

图5为本发明的耐压舱立体结构示意图;

图6为本发明对接过程控制系统工作过程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本发明,应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种AUV回收对接平台,如图1~6所示,包括框架、锁紧机构、回收机构、耐压装置、浮体3、横向推进器7、竖向推进器2、水下控制系统、推进器固定块12。

框架包括左侧板1、浮体支架4、右侧板5、中板6、底座17、起吊环18,底座17的顶面上竖直间隔安装有左侧板1、右侧板5,浮体支架4、中板6在左侧板1和右侧板5之间从上至下间隔设置并分别与两者固定,起吊环18安装于浮体支架4的顶面上的中部,方向垂直向上。

左侧板1、右侧板5的顶部边沿分别设有向内的翻边,两个翻边上分别依次间隔安装有多个竖向推进器2,每个竖向推进器2分别通过一个推进器固定块12安装于框架的顶部边沿,推进器固定块12与框架的内侧面固定。两个翻边上的竖向推进器2的数量相等,可为4~8个,每个竖向推进器2的推进方向均沿框架的竖直方向。

浮体3、耐压装置、锁紧机构依次从上至下间隔安装于框架内。

浮体3放置于浮体支架4上表面,浮体3的其相对两侧分别与左侧板1、右侧板5内侧面连接。

耐压装置安装于中板6上表面,耐压装置包括耐压舱固定块13、耐压舱14,耐压舱14包括耐压舱体14-2以及分别与其两端连接的上端盖14-1和下端盖14-3,还包括安装于下端盖14-3外侧面上的水密接插件14-4,耐压舱体14-2通过耐压舱固定块13安装在框架内。耐压舱14中设置有用于给对接平台各电器件供电的电池系统。

锁紧机构安装于中板6的底面上,锁紧机构包括气缸15、锁紧杆16,气缸15在中板6底面呈一字间隔安装有多个,每个气缸15的气缸杆朝下并分别与一个锁紧杆16连接,锁紧杆16穿设于底座17中。

横向推进器7在左侧板1、右侧板5的外侧方分别设置一个,两个横向推进器7分别安装于底座17上并相互对称。每个横向推进器7的推进方向均沿框架的水平方向。

回收机构安装于框架的底部,回收机构包括回收导引块8、水下灯11,导引块8在框架的底部竖直放置并至少平行间隔设有两个,导引块8的顶面与框架的底部固定,导引块8中间开着有呈U型或V型的限位孔,水下灯11设有两个并分别位于导引块8的相对两侧,水下灯11通过水下灯固定座11-1安装于框架的底部。

水下控制系统包括水下控制器、以及和水下控制器信号连接的温湿度传感器、姿态传感器、问答机、GPS、超短基线,水下控制器、温湿度传感器、姿态传感器、问答机、GPS集成安装于耐压装置中,超短基线安装于回收机构上,锁紧机构、横向推进器7、竖向推进器2分别与水下控制器信号连接。水下控制器通过各传感器反馈信号控制平台的运动,启停锁紧机构、横向推进器7、竖向推进器2。

每个回收导引块8通过螺栓连接分段安装在底座的两端。回收导引块8中间采用U型或V型的镂空形式,可减少整个装置的重量。回收导引块8上设有柔性材料,通过水下灯11的引导使水下机器人9进入回收导引块8并且在进入导引块时能够实现柔性对接。

每个锁紧杆16底端安装有柔性材料,使锁紧杆16在工作时锁紧水下机器人9时,不对水下机器人9造成破坏。多个锁紧杆16平行放置,且均朝下设置。

对接平台的框架是在保证平台功能完好的情况下,使平台尽可能减少空间占用率;并且采用镂空形式,使对接平台轻量化,减少负载。

水下控制系统与母船上的水面控制系统通过脐带缆进行信号与能源的传输。水面控制系统接收水下控制系统的信号反馈,得到平台的事实数据,操作者可通过水面控制系统给水下控制系统发出指令,通过水下控制系统控制平台,实现智能化运动。

上述的对接回收平台的回收方法,包括以下步骤:

步骤一:将对接平台通过船用吊机放入水中,母船发送回收命令,将对接平台通过船用吊机放入水中,横向推进器和其中一侧的竖向推进器同时开启,控制对接平台运动,并在水面上航行,进入指定回收区域,等待AUV回收工作;

步骤二:AUV执行母船指令,到达指定回收区域后,开始回收动作。对接平台通过问答机来接受AUV的信号,通过接受到的信号进行解算,得到其位置信息并给予反馈,对接平台的回收导引块入口上的用于远程定位导引的超短基线逐步引导AUV进入回收导引块,并通过回收导引块上的柔性材料和导引块的限位孔自动调整位姿,直至完全进入回收机构;

步骤三:在AUV进入成功后,锁紧机构开始工作,气缸启动,锁紧杆向下伸展,压紧已回收的AUV;

步骤四:对接结束时,锁紧机构持续工作,AUV被完全锁死。对接平台完成工作,另一侧的竖向推进器全部开启,对接平台向作业船靠近,通过对接平台的起吊环与船用吊机连接,完成回收。

本发明是采用多个推进器共同作业的水上平台式结构,对水下机器人在水中作业完成后进行对接回收。在回收过程中,采用的回收机构为设有柔性材料的回收导引块,能够保证在回收时对水下机器人的结构的保护,而采用的锁紧机构为电动缸推杆,能够有效锁紧水下机器人,在能够成功回收的同时,且不会对水下机器人造成损害。设有独立的控制系统,在平台中部设有独立的耐压舱,能够更好的使对接平台进行对接回收工作。

水下控制器采用成品的ARM系列的STM32F407ZET6控制芯片对于推进器、锁紧杆的驱动电机进行控制。对接平台的推进器均为直流无刷电机,电机通过PWM波进行控制,主控制器接入电平转换线路进行电压调整。水下对接采用声学定位技术,对接平台的回收导引块入口上固定有用于远程定位导引的超短基线,在对接平台上安装问答机,以此来接收AUV的信号,通过接受到的信号进行解算,以此来得到AUV的位置。水下控制系统中还有信号模块,采用DAC作为正弦波信号发生器。用GPS技术获得对接平台的世界坐标,然后把AUV的世界坐标转到平台坐标下,给予AUV反馈,使AUV运动到对接平台所规定的位置,当AUV进入回收导引块中,回收导引块上的柔性材料的作用可以使AUV自动调整位姿。锁紧杆的电动推杆采用步进电机驱动,驱动芯片采用TB6560AHQ芯片,可实现电动推杆的小幅度精确运动。对接平台装有采用SPI通信的姿态传感器来实时获取自身的姿态信息,耐压装置中具有温湿度传感器。

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