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CN115626252B - 一种无缆水下机器人收放装置 - Google Patents

一种无缆水下机器人收放装置 Download PDF

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CN115626252B CN202211360566.6A CN202211360566A CN115626252B CN 115626252 B CN115626252 B CN 115626252B CN 202211360566 A CN202211360566 A CN 202211360566A CN 115626252 B CN115626252 B CN 115626252B
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Abstract

本发明提供了一种无缆水下机器人收放装置，包括吊机装置、操控台和对接起吊机构，操控台和对接起吊装置安装在吊机装置上，对接起吊装置包括旋转运动操控机构、俯仰运动操控机构、绞车、滑轮、对接框架、牵引线和挂钩，其中绞车固定在吊机装置上，牵引线盘绕在绞车上，并绕过滑轮与挂钩相连接，旋转运动操控机构挂载在吊机装置上，俯仰运动操控机构连接在旋转运动操控机构上，对接框架安装在俯仰运动操控机构下方，挂钩从对接框架中间部分伸出。旋转、俯仰运动操控机构分别控制对接起吊装置旋转运动和俯仰运动，因此本发明的对接起吊装置在AUV被起吊后可以对其做角度调整，通过操控台的监视和操作可以快速反应并且精确化控制AUV的姿态。

Description

一种无缆水下机器人收放装置
本申请是一种水下机器人投放设备的分案申请，且原申请文件的申请日为2017-11-22、申请号为201711172942.8、发明名称为一种水下机器人投放设备。
技术领域
本发明涉及水下机器人布放回收技术领域，更具体地说，涉及一种无缆水下机器人收放装置。
背景技术
随着我国在探索深海、开发利用深海资源以及保障国家深海安全等方面需求不断增加，越来越多的水下新型设备研发并投入使用，其中主流的两种装备分为无缆(AUV)和有缆(ROV)水下机器人，ROV可以通过铠装电缆完成收放，而AUV则需要特殊的回收装备进行布放和回收。
随着AUV性能的不断发展，相对应的回收设备也在不断完善中，最早回收AUV是通过从母船下放小船近距离进行回收，但是恶劣海况下回收会给调查人员带来一定的危险性，并且将AUV移动到母船上所需要的人力过多、时间过长。
目前一般对AUV进行布放是通过船载后甲板支撑装备配合完成，后甲板支撑装备主要包括绞车、大小A架和折臂吊等，其中绞车负责对设备进行收放，A架负责将设备从船内摆出船外，但这种方式同样需要耗费很多人力和时间，尤其在恶劣海况作业时容易对造价高昂的AUV造成损坏。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能进行快速反应且能精确化布放回收无缆水下机器人的装置。
为了达到这个发明目的，本发明采用了如下的技术方案：一种无缆水下机器人收放装置，包括吊机装置、操控台和对接起吊装置，其中操控台安装在吊机装置上，对接起吊装置通过挂载头挂载在吊机装置上，对接起吊装置包括旋转运动操控机构、俯仰运动操控机构、绞车、滑轮、对接框架、牵引线和挂钩，其中绞车固定在吊机装置上，牵引线盘绕在绞车上，并绕过安装在旋转运动操控机构上的滑轮与挂钩相连接，旋转运动操控机构挂载在吊机装置上，俯仰运动操控机构连接在旋转运动操控机构上，对接框架安装在俯仰运动操控机构下方，挂钩从对接框架中间部分伸出。旋转运动操控机构可以控制对接起吊装置做360旋转运动、而俯仰运动操控机构可以控制对接起吊装置在垂直面内做俯仰运动，因此本发明的对接起吊装置在与无缆水下机器人对接成功并起吊后可以在水平面内和垂直面内分别做角度调整，通过操控台的监视和操作可以快速反应并且精确化控制无缆水下机器人的姿态。
上述旋转运动操控机构包括第一连接座、电机、彼此啮合的锥形齿轮组和推力轴承，其中第一连接座挂载在吊机装置上，电机固定安装在第一连接座上，锥形齿轮组中的主动轮安装在电机轴上，由电机带动旋转，锥形齿轮组中的从动轮固定在传动轴的顶端，推力轴承固定在第一连接座上，传动轴穿过推力轴承与所述俯仰运动操控机构刚性连接。
第一连接座优化设计为倒置的门型结构，包括横梁和第一立柱，其中横梁位于底部，两根第一立柱对称分布并与横梁刚性连接，横梁上开有用于安装推力轴承的通孔，上述传动轴从该通孔中穿过，电机固定安装在横梁上，第一立柱与挂载头铰接。
上述俯仰运动操控机构包括第二连接座和第四液压油缸，第二连接座的上表面与传动轴刚性连接，第二连接座的下端与对接框架的上端铰接，第四液压油缸的两端分别与第二连接座和对接框架相连接。
第二连接座包括顶板和两个平行固定在顶板下方的连接板，连接板的底部和侧面均开有铰接孔，底部的铰接孔用于与对接框架相铰接，侧面的铰接孔用于安装液压缸连接轴，第四液压油缸的一端与液压缸连接轴相连接。
对接框架为上端与第二连接座铰接，下端为横截面曲线与无缆水下机器人相配合的框架体结构，框架体结构外表面包有减震垫。对接框架下端横截面曲线可以有不同的形状，工作时可通过更换不同形状的对接框架，来布放或回收不同形状的无缆水下机器人。
所述对接框架还包括连接架和安装座，所述安装座设于连接架与框架体之间，所述框架体与安装座下侧面连接，所述连接架与安装座上侧面连接。
而吊机装置包括第二立柱、吊臂、挂载头、液压回转油缸和第一液压油缸，其中第二立柱固定在液压回转油缸上，吊臂的其中一端通过第一液压油缸铰接在第二立柱上，另一端安装有挂载头。
吊臂包括旋转吊臂、伸缩吊臂、连接杆、第二液压油缸和第三液压油缸，其中旋转吊臂通过第一液压油缸铰接在第二立柱上，伸缩吊臂通过连接杆与旋转吊臂相连接，伸缩吊臂包括臂套和内臂，其中内臂套装在臂套内，可以伸出和收回，第三液压油缸的一端固定在臂套上，另一端固定在内臂上。
第二立柱上还设有带爬梯的操控台。
综上所述，本发明的有益之处在于：
1.采用电气系统进行控制，控制人员登上控制台就可以进行操控，不需要再登上甲板，靠近回收机械和无缆水下机器人人工控制，节省了人力，也提高了人员的安全系数；
2.相对于人工控制，电气机械化控制的操作控制精度很高，并且大大减少了很多人工操作；
3.在船甲板安装方便，甚至适合在恶劣海况下作业。
附图说明
图1是本发明的一种无缆水下机器人收放装置的立体结构示意图；
图2是本发明的一种无缆水下机器人收放装置用挂钩挂起无缆水下机器人的状态示意图；
图3是本发明的一种无缆水下机器人收放装置与无缆水下机器人对接完成的状态示意图；
图4是对接起吊装置的结构示意图；
图5是对接起吊装置的结构示意图(拆除第一连接座)；
图6是第一连接座与挂载头装配示意图；
图7是第一连接座的结构示意图；
图8是第二连接座的结构示意图；
图9是对接框架的结构示意图。
图例说明：1-吊机装置2-操控台3-对接起吊机构11-第二立柱12-挂载头13-液压回转油缸14-第一液压油缸15-旋转吊臂16-伸缩吊臂17-连接杆18-第二液压油缸19-第三液压油缸31-旋转运动操控机构32-俯仰运动操控机构33-绞车34-滑轮35-对接框架36-牵引线37-挂钩311-第一连接座312-电机313-推力轴承314-主动轮315-从动轮316-传动轴321-第二连接座322-第四液压油缸351-减震垫3111-横梁3112-第一立柱3211-顶板3212-连接板
具体实施方式
如图1至图3所示的一种无缆水下机器人收放装置，包括吊机装置1、带有爬梯的操控台2和对接起吊机构3，其中操控台2安装在吊机装置1上。吊机装置包括第二立柱11、吊臂、挂载头12、液压回转油缸13和第一液压油缸14，其中第二立柱11固定在液压回转油缸13上，而吊臂包括旋转吊臂15、伸缩吊臂16、连接杆17、第二液压油缸18和第三液压油缸19，其中旋转吊臂15通过第一液压油缸14铰接在第二立柱11上，伸缩吊臂16通过连接杆17与旋转吊臂15相连接，伸缩吊臂16包括臂套和内臂，其中内臂套装在臂套内，可以伸出和收回，第三液压油缸19的一端固定在臂套上，另一端固定在内臂上，伸缩吊臂16的内臂的端头安装有挂载头12，对接起吊装置3通过挂载头12挂载在吊机装置1上。
如图4及图5所示，对接起吊机构3包括旋转运动操控机构31、俯仰运动操控机构32、绞车33、滑轮34、对接框架35、牵引线36和挂钩37，其中绞车33固定在吊机装置1上，牵引线36盘绕在绞车33上，并绕过安装在旋转运动操控机构上31的滑轮34与挂钩37相连接，旋转运动操控机构31通过挂载头12挂载在吊机装置1上，俯仰运动操控机构32连接在旋转运动操控机构31上，对接框架35安装在俯仰运动操控机构32下方，挂钩37从对接框架35中间部分伸出。
可通过更换不同形状的部件35，来布放或回收不同形状的无缆水下机器人。
如图6所示，旋转运动操控机构31包括倒置门形结构的第一连接座311、电机312、彼此啮合的锥形齿轮组和推力轴承313，其中第一连接座311包括横梁3111和第一立柱3112，其中横梁3111位于底部，两根第一立柱3112对称分布并与横梁3111刚性连接，横梁3111上开有用于安装推力轴承313的通孔，第一立柱3112通过挂载头12挂载在吊机装置1上，电机312和推力轴承313固定安装在横梁3111上，锥形齿轮组中的主动轮314安装在电机轴上，由电机312带动旋转，锥形齿轮组中的从动轮315固定在传动轴316的顶端，传动轴316穿过推力轴承与俯仰运动操控机构32刚性连接。
如图4及图5所示，俯仰运动操控机构32包括第二连接座321和第四液压油缸322，其中第二连接座321包括顶板3211和两个平行固定在顶板下方的连接板3212，顶板3211的上表面与传动轴316刚性连接或一体成型，连接板3212下端与对接框架35的上端铰接。连接板3212的底部和侧面均开有铰接孔，底部的铰接孔用于与对接框架35相铰接，侧面的铰接孔用于安装液压缸连接轴，第四液压油缸322的其中一端与液压缸连接轴相连接，第四液压油缸322的另一端与对接框架35相连接。
如图4、图5及图9所示，对接框架35为上端与第二连接座铰接，下端为横截面曲线与无缆水下机器人相配合的框架体结构，框架体结构外表面包有减震垫351。
如图4、图5以及图9所示，所述对接框架35还包括连接架352和安装座353，所述安装座353设于连接架352与框架体之间，所述框架体与安装座353下侧面连接，所述连接架352与安装座353上侧面连接。
以上实施例是供理解本发明之用，并非是对本发明的限制，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变型，这些变化或变型应当理解为仍属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种无缆水下机器人收放装置，包括吊机装置、操控台和对接起吊装置，其中操控台安装在吊机装置上，对接起吊装置通过挂载头挂载在吊机装置上，其特征在于：所述对接起吊装置包括旋转运动操控机构、俯仰运动操控机构、绞车、滑轮、对接框架、牵引线和挂钩，其中绞车固定在吊机装置上，牵引线盘绕在绞车上，并绕过安装在旋转运动操控机构上的滑轮与挂钩相连接，所述旋转运动操控机构挂载在吊机装置上，俯仰运动操控机构连接在旋转运动操控机构上，对接框架安装在俯仰运动操控机构下方，所述挂钩从对接框架中间部分伸出；
所述旋转运动操控机构包括第一连接座、电机、彼此啮合的锥形齿轮组和推力轴承，其中第一连接座挂载在所述吊机装置上，电机固定安装在第一连接座上，锥形齿轮组中的主动轮安装在电机轴上，由电机带动旋转，锥形齿轮组中的从动轮固定在传动轴的顶端，推力轴承固定在第一连接座上，传动轴穿过推力轴承与所述俯仰运动操控机构刚性连接；
所述俯仰运动操控机构包括第二连接座和第四液压油缸，第二连接座的上端面与传动轴刚性连接，第二连接座的下端与所述对接框架的上端铰接，第四液压油缸的两端分别与第二连接座和对接框架相连接；
所述第二连接座包括顶板和两个平行固定在顶板下方的连接板，所述连接板的底部和侧面均开有铰接孔，底部的铰接孔用于与对接框架相铰接，侧面的铰接孔用于安装液压缸连接轴，所述第四液压油缸的一端与液压缸连接轴相连接；
所述第一连接座为倒置的门型结构，包括横梁和第一立柱，其中横梁位于底部，两根第一立柱对称分布并与横梁刚性连接，所述横梁上开有用于安装所述推力轴承的通孔，所述第一立柱与所述挂载头铰接；
所述对接框架为上端与所述第二连接座铰接，下端为横截面曲线与无缆水下机器人相配合的框架体结构，所述框架体结构外表面包有减震垫；
所述对接框架还包括连接架和安装座，所述安装座设于连接架与框架体之间，所述框架体与安装座下侧面连接，所述连接架与安装座上侧面连接。
2.根据权利要求1所述的一种无缆水下机器人收放装置，其特征在于：所述吊机装置包括第二立柱、吊臂、挂载头、液压回转油缸和第一液压油缸，其中第二立柱固定在液压回转油缸上，吊臂的其中一端通过第一液压油缸铰接在第二立柱上，另一端安装有挂载头。
3.根据权利要求2所述的一种无缆水下机器人收放装置，其特征在于：所述吊臂包括旋转吊臂、伸缩吊臂、连接杆、第二液压油缸和第三液压油缸，其中旋转吊臂通过第一液压油缸铰接在第二立柱上，伸缩吊臂通过连接杆与旋转吊臂相连接，伸缩吊臂包括臂套和内臂，其中内臂套装在臂套内，可以伸出和收回，第三液压油缸的一端固定在臂套上，另一端固定在内臂上。
4.根据权利要求2所述的一种无缆水下机器人收放装置，其特征在于：所述第二立柱上还设有带爬梯的操控台。
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