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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

随着对海洋资源开发的不断深入，运用无人潜航器对海洋的研究日益增多，而对于布放回收水下潜水器要求也日益提高。在AUV作业完成后，都需要对AUV进行回收。目前应用于水下回收AUV的方式，主要有人工驾驶小艇回收、固定罩笼式对接、机械手捕捉等方式方法，由于水下通讯定位难、干扰因素多、不确定性、运动控制要求高等因素导致上述方法都存在对接成功率低、对接机构可调性差等缺点，从而严重制约了AUV布放与回收的效率。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种无人潜航器柔性回收装置，该无人潜航器柔性回收装置在片状弹性元件从伸直状态卷绕成环形的卷曲状态时，通过片状弹性元件卷绕无人潜航器实现回收，从而在回收无人潜航器时片状弹性元件伸至无人潜航器的下方然后卷绕捆住无人潜航器即可，取消了现有的定位对接等工序，显著提高了无人潜航器的回收效率。

下面结合一些附图以及具体实施例进一步阐述本申请的发明构思。

本实施例提出一种无人潜航器柔性回收装置。参阅图1和图2，图1为片状弹性元件处于卷曲状态时，图2为片状弹性元件处于伸直状态时。

本实施例中，无人潜航器柔性回收装置包括底座110、片状弹性元件120、可伸展臂本体130以及泵。

底座110为装置整体的承载组件，其可通过螺栓等方式固定或者可移动地安装在小艇、母船或者海洋科研平台等可移动或者不可移动的载具上。

可伸展臂本体130具有固定端131，固定端131固定在底座110上，与固定端131相对的另一端为与自由端，自由端悬空。可伸展臂本体130可构造为长条状，从而可以在伸直时使得自由端远离无人潜航器母船。且可伸展臂本体130内具有一空腔，从而可泵入空气或者水等流体后伸展，在卸载流体后呈卷缩状态。

参阅图9，片状弹性元件120沿可伸展臂本体130的长度方向设置于可伸展本体130内。具体而言，片状弹性元件120可嵌设于可伸展本体130的任一侧壁内。或者片状弹性元件120可粘贴或者通过铆钉或者其他等同方式固定设置于可伸展本体130的任一侧壁外。或者，片状弹性元件120还可嵌设于可伸展本体130的空腔内。本实施例对此并不限制。

且片状弹性元件120的一端与固定端131连接，另一端与自由端连接。片状弹性元件120的一端与固定端131一起连接于底座110，且片状弹性元件120具有卷曲状态与伸直状态，片状弹性元件120处于卷曲状态时，片状弹性元件120卷绕成环形，从而可带动可伸展臂本体130一起卷绕住无人潜航器。片状弹性元件120在卷曲状态处于稳态，而伸直时片状弹性元件120不是放松的，内部会有较大的内应力，存在趋向于回到稳态的趋势。此时，片状弹性元件120的截面为弧面可克服其自身的内应力来避免它重新卷曲而维持伸直状态。一旦发生卷曲，片状弹性元件120维持伸直的能力就降低，卷曲的能力超过了维持伸直的能力，就导致片状弹性元件120整体进入卷曲的稳定状态。

片状弹性元件120可设置为一个或者多个，多个片状弹性元件120可沿片状弹性元件120的宽度方向彼此平行设置。多个片状弹性元件120具有更大的弹力以及结构强度。

可伸展臂本体130即用于驱动片状弹性元件120从稳定的卷曲状态展开伸直至伸直状态，或者打破伸直状态，破坏片状弹性元件120维持伸直的能力，使得片状弹性元件120回到稳定的卷曲状态。例如，在可伸展臂本体130泵入水后展开时，可伸展臂本体130将迫使片状弹性元件120展开伸直，而可伸展臂本体130放出水过程中，将破坏伸直状态的稳定，从而使得片状弹性元件120卷曲。

本实施例中，泵设置于底座110，且泵与可伸展臂本体130连通。泵可通过螺栓或者法兰等固定在底座110上。泵与可伸展臂本体130上开设的通孔连通。在泵通过该通孔向可伸展臂本体130内泵入水时，可伸展臂本体130膨胀展开。值得一提的是，泵可向可伸展本体130内泵入气体，也可以是水，本实施例对此并不限制。

值得一提的是，片状弹性元件120卷曲时可以卷曲呈一层环状，还可卷绕呈多层环状结构。为了实现远距离回收无人潜航器500，以避免近距离时无人潜航器在海水作用下撞击母船等回收载具，片状弹性元件120的长度可长达6米以上，此时，片状弹性元件120在卷曲时可呈多层环状结构。

因此，在回收无人潜航器时，片状弹性元件120伸直呈伸直状态，片状弹性元件120与可伸展臂本体130两者的远离底座的自由端一起移动至无人潜航器的下方，且自由端移动至一定距离使得在片状弹性元件120的长度方向上，无人潜航器位于固定端131和自由端之间。然后片状弹性元件120可在外力作用下开始卷曲，并使得片状弹性元件120与可伸展臂本体130整体进入卷曲的稳定状态，从而将无人潜航器500捆住并带至底座110附近，完成无人潜航器500的回收。容易理解的，本实施例中，回收过程取消了卷扬机构或者回收笼的对准或者控制等过程，从而显著提高无人潜航器500的回收效率。

且片状弹性元件120与可伸展臂本体130两者卷曲后卷曲收纳状折叠，装置所占体积小且不干扰无人艇等无人潜航器母船的正常航行。从而可在无人潜航器母船上布置多套该回收装置，实现多个AUV的同时回收。

参阅图4，在一实施例中，无人潜航器回收装置还包括：至少两个下夹持臂140，下夹持臂140设置于底座110，且至少两个下夹持臂140分别设置于片状弹性元件120宽度方向的两侧。

由于片状弹性元件120将无人潜航器回收后，仅仅依靠片状弹性元件120的固定端131难以承受片状弹性元件120的其余部分以及无人潜航器500的重量，为此，在底座110上还设置有至少两个下夹持臂140，两个下夹持臂140分别位于片状弹性元件120宽度方向的两侧。下夹持臂140的一端与底座110连接，另一端悬空，且下夹持臂140的顶壁上开设有一凹槽，从而当片状弹性元件120将无人潜航器捆住带至底座110一侧时，下夹持臂140可从无人潜航器的下方托住无人潜航器。片状弹性元件120宽度方向上左右设置有一个或者多个下夹持臂140，且左右可对称设置，也可不对称。如左边仅一个，而右边2个。

在一实施例中，为了提高无人潜航器的夹持的稳定度，避免在水面起伏或者波浪较大时，无人潜航器500在波浪冲击下脱离下夹持臂140，甚至于破坏片状弹性元件120。无人潜航器回收装置还包括至少两个上夹持臂150，上夹持臂150设置于底座110，且上夹持臂150与下夹持臂140一一对应设置。其中，上夹持臂150与下夹持臂140相对设置。参阅图5，本实施例中，上夹持臂150与下夹持臂140两者成对设置，从而将无人潜航器500牢固地固定在底座110上。

参阅图4和图5，图4中上夹持臂150与下夹持臂140彼此远离，图5中上夹持臂150与下夹持臂140相互靠近夹持固定住无人潜航器500。在一实施例中，为了使得片状弹性元件120在卷曲时可以将无人潜航器带至上夹持臂150与下夹持臂140之间，下夹持臂140与上夹持臂150的至少一者可转动地连接于底座110。也即是本实施例中，下夹持臂140可枢接于底座110上，或者上夹持臂150枢接于底座110上，或者两者均枢接于底座110上，使得上夹持臂150与下夹持臂140可在垂直面上彼此靠近或者彼此远离，当两者彼此远离时，片状弹性元件120可以将无人潜航器500带动至上夹持臂150与下夹持臂140之间，然后两者彼此靠近完成对无人潜航器500的夹持。

值得一提的是，上夹持臂150与下夹持臂140在底座110上相对于底座110的转动可以是通过气缸或者液压缸推动完成，气缸或者液压缸的一端铰接在底座110上，另一端铰接在上夹持臂150或者下夹持臂140上，从而可通过气缸或者液压杆的伸缩推动上夹持臂150与下夹持臂140在底座110上摆动。或者，上夹持臂150上固定有一齿轮，下夹持臂140上也固定有一齿轮，两个齿轮相互啮合，从而在两个齿轮正反转动过程中，上夹持臂150与下夹持臂140相互远离或者靠近。上夹持臂150与下夹持臂140在底座110上相对于底座110的转动还可通过其他机构实现，本实施例对此并不限制。

第二方面，本发明实施例还提供了一种无人潜航器母船，包括：载具本体200以及至少一个上述的无人潜航器柔性回收装置100，无人潜航器柔性回收装置100的底座110设置于载具本体200。该无人潜航器柔性回收装置的具体结构参照上述实施例，由于本无人潜航器母船采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

其中，载具本体200可以是小艇、无人艇、水上移动或者固定平台或者是海上移动或者固定平台等，本实施例对此并不限制。

无人潜航器柔性回收装置100可包括一个或者多个，其中每个无人潜航器柔性回收装置100的底座110设置于载具本体200的沿水平方向的任一侧，如无人潜航器柔性回收装置100可安装于载具本体200的尾部，如尾部甲板上，也可安装于载具本体200的侧方，如载具本体200的船舷，甚至于安装于载具本体200的前部，如前甲板上，本实施例对此并不限制。多个无人潜航器柔性回收装置100可同时设置于载具本体200的沿水平方向的任一侧，或者还可分别设置于不同侧。

在一实施例中，底座110可在第一位置与第二位置之间移动。其中，当第一底座110位于第一位置，无人潜航器柔性回收装置的片状弹性元件120在伸直状态时，片状弹性元件120沿远离载具本体200的方向延伸；当底座110位于第二位置，片状弹性元件120在伸直状态时，片状弹性元件120向载具本体200的内侧延伸。

本实施例中，参阅图6，底座110的第二位置为无人潜航器500回收时的中间移动时停留位置，在该位置，无人潜航器500位于载具本体200内，底座110的第一位置为无人潜航器500的释放或者回收位置。参阅图4，当载具本体200移动至目标水域时，底座110从第二位置移动至第一位置，将无人潜航器带出载具本体200外，从而可将无人潜航器释放至远离载具本体200的水中。参阅图5，图5中底座110处于第一位置和第二位置之间。

参阅图4，底座110在第一位置时位于载具本体200的尾部外侧，在第二位置时，底座110位于载具本体200内。容易理解的，底座110在第一位置和第二位置之间的切换可通过翻转实现，即底座110可枢转地连接于载具，以使底座110在第一位置与第二位置之间可转动。

参阅图4、图5和图6，底座110枢接于载具本体200的尾部，当底座110翻转至载具本体200的内侧时，底座110位于第二位置。当底座110翻转至载具本体200的尾部的外侧底部时，底座110位于第一位置。此时，片状弹性元件120可将远离载具本体200的无人潜航器500回收至载具本体200的尾部，并通过上夹持臂150与下夹持臂140相向移动夹持住无人潜航器500，然后底座110翻转至第一位置，回到载具本体200内，即将无人潜航器从水中完全取出。或者，此时，底座110位于第一位置时，片状弹性元件120可沿载具本体200的长度方向伸直将无人潜航器释放至远离载具本体200的水中。

在一实施例中，由于底座110翻转至载具本体200内呈悬空状态，而底座110、片状弹性元件120以及无人潜航器的重量较重，会导致底座110与载具本体200的枢接处应力较大，因此，无人潜航器母船还包括：相对设置的左托架310与右托架320，左托架310与右托架320均设置于载具本体200上。其中，底座110处于第二位置时，左托架310与右托架320分别设置于片状弹性元件120的两侧。

参阅图4和图5，左托架310与右托架320设置于载具本体200的甲板的尾部，从而在底座110翻转至第二位置时，底座110、片状弹性元件120以及无人潜航器整体位于左托架310与右托架320之间。此时，左托架310与右托架320分别托住无人潜航器的艇首部与尾部，从而托住底座110、片状弹性元件120以及无人潜航器整体，避免底座110与载具本体200的枢接处折断。

值得一提的是，左托架310与右托架320可构造为一体。参阅图4和图5，左托架310与右托架320共用一个底座。

在一实施例中，还包括至少一个潜航器固定架400，潜航器固定架400设置于载具本体200内，多个潜航器固定架400沿片状弹性元件120的伸直方向彼此间隔设置。

参阅图6和图7，载具本体200的甲板上沿载具本体200的长度方向布置有多个潜航器固定架400，每个潜航器固定架400的顶壁上开设有凹槽，无人潜航器500的艇首部与尾部均可安置于凹槽内。值得一提的是，多个潜航器固定架400可集成为一体，如参阅图6和图7，沿载具本体200的宽度方向，间隔设置有两架体，此时，两架体的顶壁上沿载具本体200的长度方向间隔开设有多个凹槽，相应的两个凹槽即构成了一潜航器固定架400。且左托架310与右托架320均可沿片状弹性元件120的伸直方向移动。参阅图6、图7和图8，潜航器固定架400包括左右间隔设置的两部分，左右两部分之间的甲板上沿载具本体200的长度方向安装有导轨，左托架310与右托架320可在导轨上移动。此时，当底座110回收无人潜航器500并翻转至第二位置后，上夹持臂150与下夹持臂140相互远离，左托架310与右托架320可带动无人潜航器500向前移动，此时片状弹性元件120在外力作用下伸直，当片状弹性元件120完全伸直时，将无人潜航器500释放至潜航器固定架400最远处的凹槽内。

当需要回收多个无人潜航器，且需要将无人潜航器安放于依次布置的潜航器固定架400上时，片状弹性元件120可不完全伸直，而是移动至目标潜航器固定架400上方时，通过人工辅助或者使用吊具辅助将无人潜航器从片状弹性元件120的侧方取出。当无人潜航器离开片状弹性元件120后，片状弹性元件120可在在自身作用下回到卷曲状态。

进一步的，本发明实施例提供一种无人潜航器柔性回收方法，使用上述的无人潜航器母船。

本实施例中，无人潜航器柔性回收方法包括以下步骤：

步骤S101、无人潜航器500向无人潜航器母船200所在位置航行，当无人潜航器500与无人潜航器母船200满足预设条件时，无人潜航器柔性回收装置的底座110从第一位置移动至第二位置，且泵向可伸展臂本130内泵入流体以驱动可伸展臂本体膨胀伸展，使得片状弹性元件120从卷曲状态切换至伸直状态。

该预设条件可以是两者之间的距离满足预设距离，预设距离可以根据无人潜航器500的航速航向、无人潜航器母船200的航速航向以及水面的水文条件等解算得到。预设条件还可以是无人潜航器发出或者接收到回收任务指令时，还可以是无人艇的观测设备如雷达等可观测到无人潜航器500时，本实施例对此并不限制。

此时，参阅图2，可伸展臂本体130内泵入流体膨胀，片状弹性元件120从卷曲状态切换至伸直状态。

步骤S102、当无人潜航器航行至可伸展臂本体130上方时，可伸展臂本体130内的流体从空腔内流出，以使得片状弹性元件在自身弹力作用下从伸直状态切换至卷曲状态，且片状弹性元件在从伸直状态切换至卷曲状态时，片状弹性元件卷绕无人潜航器向靠近底座的方向移动，直至片状弹性元件停止卷曲，无人潜航器移动至上夹持臂与上夹持臂之间。

参阅图2和图3，可伸展臂本体130内部空腔内的流体卸出后，可伸展本体130紧贴在片状弹性元件120上。此时，片状弹性元件120开始卷曲卷绕住无人潜航器500，并将其移动至底座110处。当片状弹性元件120停止卷曲，即完全进入到稳定的卷曲状态时，无人潜航器500移动至上夹持臂150与下夹持臂140之间。

容易理解的，相关技术中使用人工挂绳索建立远程物理连接，而本实施例通过可伸展臂本体130与片状弹性元件120组成的仿生卷曲臂柔性卷绕无人潜航器完成无人潜航器与无人潜航器母船之间的物理连接，实现无人潜航器的高效率回收。

且由于片状弹性元件120的长度较长且具备一定的刚度，从而可以实现安全距离外回收，避免无人潜航器500与无人潜航器母船碰撞。

步骤S103、当上夹持臂与下夹持臂夹持固定无人潜航器500后，底座110从第二位置移动至第一位置，以将无人潜航器500移动至左托架310与右托架320上。

且片状弹性元件120卷曲过程中卷绕无人潜航器500完成回收，因此，本实施例提供的无人潜航器柔性回收方法的回收时机的选择冗余度较好，只要无人潜航器位于片状弹性元件120的上方即可。且当回收失败时，泵再次将流体泵入可伸展臂本体130内，可再次快速执行回收任务。也即是本实施例的容错性较好。

参阅图4和图5，底座110从无人潜航器母船外翻转至无人潜航器母船内。底座110、片状弹性元件120以及无人潜航器整体位于左托架310与右托架320之间。此时，左托架310与右托架320分别托住无人潜航器500的艇首部与尾部，从而托住底座110、片状弹性元件120以及无人潜航器500整体，避免底座110与载具本体200的枢接处折断。

步骤S104、上夹持臂150与下夹持臂140彼此远离后，左托架310与右托架320沿片状弹性元件120的伸直方向同步移动，以使片状弹性元件120从卷曲状态切换至伸直状态，在片状弹性元件120切换至伸直状态时，无人潜航器500移动至潜航器固定架400上。

参阅图6和图7，在底座移动至第二位置后，上夹持臂150与下夹持臂140打开相互远离，然后左托架310与右托架320可带动无人潜航器500向前移动，此时片状弹性元件120在外力作用下伸直，当片状弹性元件120完全伸直时，可将无人潜航器释放至潜航器固定架400最远处的凹槽内。

步骤S105、无人潜航器500与无人潜航器母船连接后上传数据，完成无人潜航器500的回收任务。

本实施例提供的无人潜航器柔性回收方法通过可伸展臂本体130与片状弹性元件120组成的仿生卷曲臂柔性卷绕无人潜航器完成无人潜航器500与无人潜航器母船之间的物理连接，实现无人潜航器的高效率回收，具有回收效率较高，回收时间短的优点。而且可伸展臂本体130与片状弹性元件120组成的仿生卷曲臂本身具有一定的刚度，从而可伸展至安全距离外，实现安全距离外回收无人潜航器。且仿生卷曲臂快速卷曲过程中自带缓冲，可避免无人潜航器与母船碰撞。而且本实施例提供的无人潜航器柔性回收方法使用的仿生卷曲臂驱动简单，可多姿态多角度回收AUV。

进一步的，本发明实施例还提供一种布放无人潜航器方法，使用上述的无人潜航器母船。

本实施例中，布放无人潜航器方法包括以下步骤：

步骤S201、无人潜航器母船的无人潜航器柔性回收装置上的上夹持臂150与下夹持臂140彼此远离。

步骤S202、左托架310与右托架320带动无人潜航器500从潜航器固定架400上移动至上夹持臂150与下夹持臂140之间。

步骤S203、上夹持臂150与下夹持臂140相向移动并夹紧固定无人潜航器500。

步骤S204、无人潜航器柔性回收装置的底座110从第二位置移动至第一位置，以使得无人潜航器500移动至水中。

步骤S205、上夹持臂150与下夹持臂140彼此远离，完成无人潜航器的布放任务。

本发明实施例提供的无人潜航器布放时通过上夹持臂与下夹持臂夹持住无人潜航器后翻转至无人潜航器母船外即可将无人潜航器置入水中，然后上夹持臂与下夹持臂打开即可完成布放，布放步骤简单。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。