一种自治式潜器自适应回收装置及回收方法与流程

1.本发明涉及回收装置技术领域，尤其是一种自治式潜器自适应回收装置及回收方法。


背景技术：

2.深海作业平台搭载自治式潜器(简称auv)下潜协同作业，具有隐蔽性好、受水面风浪影响小、安全性好等优点。auv受自身携带的能源限制，当完成某一任务后，需回收到深海作业平台进行能源补充、信息读取等工作。
3.现有技术中，auv的回收多为笼罩式对接回收，其端部为固定的喇叭口形状，需完全依靠auv自主机动进入对接范围，对auv的操作性能和导航定位精度有较高的要求，能耗大，对接成功率较低，且工作效率低。
4.因此，为提高auv对接成功率，研究一种可自适应auv位置的回收装置具有重要的工程意义。


技术实现要素：

5.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种自治式潜器自适应回收装置及回收方法，从而可自适应auv回收时的位置，提高auv的回收成功率。
6.本发明所采用的技术方案如下：
7.一种自治式潜器自适应回收装置，包括安装在水下作业平台上的位置调整装置，所述位置调整装置的顶面安装有夹紧与松开auv的导向锁紧装置，所述导向锁紧装置的结构为：包括与位置调整装置连接的转动轴，所述转动轴固定在固定底座的底部，所述固定底座一端设置为圆盘结构，固定底座的另一端安装有支撑架，支撑架的内部安装一号旋转电机，所述一号旋转电机的输出端伸出固定底座后连接旋转基座，所述旋转基座的外圆周方向通过铰链安装有三组导向臂和三组夹紧臂，三组导向臂和三组夹紧臂间隔交错设置；每个导向臂和每个夹紧臂的底部均固定有立柱，每个立柱连接一号传动连杆，所述一号传动连杆铰接二号传动连杆，二号传动连杆铰接三号传动连杆，三号传动连杆铰接在固定底座的圆盘结构的外圆周面上。
8.其进一步技术方案在于：
9.所述旋转基座呈圆环形结构，旋转基座的内部配合安装有橡胶垫。
10.单个导向臂呈长方体结构，并在导向臂上开有多个方形孔。
11.单个夹紧臂呈长方体结构，并在夹紧臂的内侧固定橡胶垫安装座，橡胶垫安装座上配合安装夹紧橡胶垫。
12.所述橡胶垫安装座的截面呈工字型结构。
13.所述夹紧橡胶垫的内侧设置有内凹结构，内凹结构与auv外形匹配。
14.所述位置调整装置的结构为：包括升降机构，所述升降机构的顶面固定有工作台，所述工作台上固定安装二号旋转电机，所述二号旋转电机的输出端连接蜗杆，蜗杆与蜗轮
啮合，蜗轮的中部通过键链接转动轴。
15.工作台上通过支架固定有固定基座，固定基座呈空心的长方体结构，固定基座内穿过转动轴。
16.所述升降机构采用升降平台式结构。
17.一种自治式潜器自适应回收装置的回收方法，包括如下操作步骤：
18.s1、准备工作：
19.将自治式潜器自适应回收装置安装至水下作业平台上；
20.s2、当需要回收auv时，驱动位置调整装置的升降机构上升，使导向锁紧装置达到适应的位置；
21.s3、驱动一号旋转电机工作，使得导向锁紧装置的夹紧臂和导向臂张开，形成喇叭状导向空间；
22.s4、auv靠近时，控制升降机构上升或者下降，以及转动轴的旋转角度，调整导向锁紧装置的精确位置；
23.s5、喇叭状导向空间自适应对准auv实际方位，等待auv的进入；
24.s6、当auv进入到喇叭状导向空间内时，驱动一号旋转电机转动，使得导向锁紧装置的夹紧臂和导向臂逐渐闭合，逐渐减小喇叭状导向空间，直至包裹住auv，同时三组夹紧臂将auv夹紧；
25.s7、auv被夹紧后，控制升降机构下降到位，最终处于回收状态即可。
26.本发明的有益效果如下：
27.本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过驱动旋转电机一个转动自由度，即可实现三组夹紧臂和三组导向臂及其相应传动连杆的多自由度同步联动，实现夹紧臂和导向臂的同步展开和锁紧。展开时形成喇叭状导向空间，易于auv导向进入，同时可调整展开角度，调整喇叭状的导向空间范围，提高回收成功率。
28.本发明可根据auv的方位自适应调整回收装置导向锁紧装置的位置，无需完全依靠auv自身的机动性去对准导向空间，减少了auv的能耗，提高了工作效率及回收成功率。
附图说明
29.图1为本发明的结构示意图。
30.图2为本发明导向锁紧装置的结构示意图。
31.图3为本发明导向锁紧装置另一视角的结构示意图。
32.图4为本发明导向臂的结构示意图。
33.图5为本发明夹紧臂的安装示意图。
34.图6为本发明位置调整装置的结构示意图。
35.图7为本发明为auv回收时状态图(一)。
36.图8为本发明为auv回收时状态图(一)。
37.其中：1、导向锁紧装置；2、位置调整装置；3、auv；
38.101、导向臂；102、夹紧臂；103、夹紧橡胶垫；104、橡胶垫安装座；105、一号传动连杆；106、二号传动连杆；107、转动轴；108、一号旋转电机；109、固定底座；110、三号传动连杆；111、旋转基座；112、橡胶垫；
39.201、固定基座；202、蜗轮；203、蜗杆；204、二号旋转电机；205、升降机构；206、工作台。
具体实施方式
40.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
41.如图1-图8所示，本实施例的自治式潜器自适应回收装置，包括安装在水下作业平台上的位置调整装置2，位置调整装置2的顶面安装有夹紧与松开auv3的导向锁紧装置1，导向锁紧装置1的结构为：包括与位置调整装置2连接的转动轴107，转动轴107固定在固定底座109的底部，固定底座109一端设置为圆盘结构，固定底座109的另一端安装有支撑架，支撑架的内部安装一号旋转电机108，一号旋转电机108的输出端伸出固定底座109后连接旋转基座111，旋转基座111的外圆周方向通过铰链安装有三组导向臂101和三组夹紧臂102，三组导向臂101和三组夹紧臂102间隔交错设置；每个导向臂101和每个夹紧臂102的底部均固定有立柱，每个立柱连接一号传动连杆105，一号传动连杆105铰接二号传动连杆106，二号传动连杆106铰接三号传动连杆110，三号传动连杆110铰接在固定底座109的圆盘结构的外圆周面上。
42.旋转基座111呈圆环形结构，旋转基座111的内部配合安装有橡胶垫112。
43.单个导向臂101呈长方体结构，并在导向臂101上开有多个方形孔。
44.单个夹紧臂102呈长方体结构，并在夹紧臂102的内侧固定橡胶垫安装座104，橡胶垫安装座104上配合安装夹紧橡胶垫103。
45.橡胶垫安装座104的截面呈工字型结构。
46.夹紧橡胶垫103的内侧设置有内凹结构，内凹结构与auv3外形匹配。
47.位置调整装置2的结构为：包括升降机构205，升降机构205的顶面固定有工作台206，工作台206上固定安装二号旋转电机204，二号旋转电机204的输出端连接蜗杆203，蜗杆203与蜗轮202啮合，蜗轮202的中部通过键链接转动轴107。
48.工作台206上通过支架固定有固定基座201，固定基座201呈空心的长方体结构，固定基座201内穿过转动轴107。
49.升降机构205采用升降平台式结构。
50.本实施例的自治式潜器自适应回收装置的回收方法，包括如下操作步骤：
51.s1、准备工作：
52.将自治式潜器自适应回收装置安装至水下作业平台上；
53.s2、当需要回收auv3时，驱动升降机构205上升，使导向锁紧装置1达到适应的位置；
54.s3、驱动一号旋转电机108工作，使得导向锁紧装置1的夹紧臂102和导向臂101张开，形成喇叭状导向空间；
55.s4、auv3靠近时，控制升降机构205上升或者下降，以及转动轴107的旋转角度，调整导向锁紧装置1的精确位置；
56.s5、喇叭状导向空间自适应对准auv3实际方位，等待auv3的进入；
57.s6、当auv3进入到喇叭状导向空间内时，驱动一号旋转电机108转动，使得导向锁紧装置1的夹紧臂102和导向臂101逐渐闭合，逐渐减小喇叭状导向空间，直至包裹住auv3，
同时三组夹紧臂102将auv3夹紧；
58.s7、auv3被夹紧后，控制升降机构205下降到位，最终处于回收状态即可。
59.本发明所述的自治式潜器自适应回收装置的具体结构和功能如下：
60.主要包括导向锁紧装置1和位置调整装置2。
61.其中，导向锁紧装置1主要由导向臂101、夹紧臂102、夹紧橡胶垫103、橡胶垫安装座104、一号传动连杆105、二号传动连杆106、转动轴107、一号旋转电机108、固定底座109、三号传动连杆110、旋转基座111、橡胶垫112组成。
62.三组导向臂101和三组夹紧臂102间隔均布铰接在旋转基座111周围。三组夹紧臂102主要用于auv3回收到位后周向夹紧，并兼具回收时的导向作用，夹紧臂102上安装有橡胶垫安装座104，橡胶垫安装座104内安装有夹紧橡胶垫103，夹紧橡胶垫103在auv3回收时可起到夹紧和缓冲作用，避免auv3损伤。三组导向臂101主要用于auv3回收过程时的导向，做成网格状形式可减轻臂的重量。每组夹紧臂102和导向臂101都具有相同的传动机构，由一号传动连杆105、二号传动连杆106和三号传动连杆110组成，六组三号传动连杆110均布铰接与固定底座109周围，二号传动连杆106铰接于三号传动连杆110，一号传动连杆105铰接于二号传动连杆106，夹紧臂102和导向臂101上固定的传动轴与一号传动连杆105形成转动连接。一号旋转电机108固定安装在固定底座109上，一号旋转电机108的传动轴与旋转基座111连接，通过一号旋转电机108可驱动旋转基座111转动，同时经过各传动连杆联动，可带动夹紧臂102和导向臂101同步转动及摆动，实现夹紧臂102和导向臂101的开合。因此，在auv3回收过程中，可通过一号旋转电机108转动调整夹紧臂102和导向臂101的张开角度，实现不同角度范围的导向功能，同时，在auv3进入导向对接范围内时，一号旋转电机108转动实现夹紧臂102和导向臂101逐步闭合，使得auv3回收到位，并最终夹紧auv3。
63.旋转基座111上安装有弧形橡胶垫112，在auv3回收过程中起到缓冲作用，避免造成auv3首部损伤。auv3回收装置不工作时，夹紧臂102和导向臂101为闭合状态，可减小装置的存储空间。
64.其中，位置调整装置2主要由固定基座201、蜗轮202、蜗杆203、二号旋转电机204和升降机构205组成。
65.导向锁紧装置1中的转动轴107安装至固定底座109内，转动轴107安装于固定基座201内，并与蜗轮202通过键连接。二号旋转电机204驱动轴与蜗杆203通过键连接，二号旋转电机204转动带动蜗轮202和蜗杆203转动，带动转动轴107转动，从而实现导向锁紧装置1整体转动，因而可根据传感器检测得到的auv3的实际回收位置，自适应调整导向锁紧装置1位置，使得导向锁紧装置1张开角度初步对准auv3方向。固定基座201安装于升降机构205安装面上，通过油缸驱动升降机构205升降，调整导向锁紧装置1的高度，以适应auv3的方位。auv3回收装置不工作时，升降机构205为下降到位状态，可减小装置的存储空间。
66.实际使用过程中，当回收auv3时，驱动升降机构205油缸上升至一定高度，驱动一号旋转电机108转动，使得导向锁紧装置1的夹紧臂102和导向臂101张开至一定角度，形成喇叭状导向空间。auv3接近回收装置一定距离时，通过传感器检测到auv3的实际方位，可控制升降机构205高度以及转动轴107的旋转角度，调整导向锁紧装置1的位置，使得喇叭状导向空间自适应对准auv3实际方位，等待auv3的进入。当auv3进入到喇叭状导向空间内时，驱动一号旋转电机108转动，使得导向锁紧装置1的夹紧臂102和导向臂101逐渐闭合，逐渐减
小喇叭状导向空间，直至包裹住auv3，同时三组夹紧臂102将auv3夹紧，旋转基座111上的弧形橡胶垫112以及夹紧臂102上的夹紧橡胶垫103可起到缓冲作用，避免造成auv3损伤。auv3被夹紧后，控制升降机构205下降到位，最终处于回收状态。
67.本发明整体操作方便，工作效率高，回收成功率高。
68.本发明整体结构采用耐腐蚀材料制作，便于在深海中使用。
69.描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

技术特征：
1.一种自治式潜器自适应回收装置，其特征在于：包括安装在水下作业平台上的位置调整装置(2)，所述位置调整装置(2)的顶面安装有夹紧与松开auv(3)的导向锁紧装置(1)，所述导向锁紧装置(1)的结构为：包括与位置调整装置(2)连接的转动轴(107)，所述转动轴(107)固定在固定底座(109)的底部，所述固定底座(109)一端设置为圆盘结构，固定底座(109)的另一端安装有支撑架，支撑架的内部安装一号旋转电机(108)，所述一号旋转电机(108)的输出端伸出固定底座(109)后连接旋转基座(111)，所述旋转基座(111)的外圆周方向通过铰链安装有三组导向臂(101)和三组夹紧臂(102)，三组导向臂(101)和三组夹紧臂(102)间隔交错设置；每个导向臂(101)和每个夹紧臂(102)的底部均固定有立柱，每个立柱连接一号传动连杆(105)，所述一号传动连杆(105)铰接二号传动连杆(106)，二号传动连杆(106)铰接三号传动连杆(110)，三号传动连杆(110)铰接在固定底座(109)的圆盘结构的外圆周面上。2.如权利要求1所述的一种自治式潜器自适应回收装置，其特征在于：所述旋转基座(111)呈圆环形结构，旋转基座(111)的内部配合安装有橡胶垫(112)。3.如权利要求1所述的一种自治式潜器自适应回收装置，其特征在于：单个导向臂(101)呈长方体结构，并在导向臂(101)上开有多个方形孔。4.如权利要求1所述的一种自治式潜器自适应回收装置，其特征在于：单个夹紧臂(102)呈长方体结构，并在夹紧臂(102)的内侧固定橡胶垫安装座(104)，橡胶垫安装座(104)上配合安装夹紧橡胶垫(103)。5.如权利要求4所述的一种自治式潜器自适应回收装置，其特征在于：所述橡胶垫安装座(104)的截面呈工字型结构。6.如权利要求4所述的一种自治式潜器自适应回收装置，其特征在于：所述夹紧橡胶垫(103)的内侧设置有内凹结构，内凹结构与auv(3)外形匹配。7.如权利要求1所述的一种自治式潜器自适应回收装置，其特征在于：所述位置调整装置(2)的结构为：包括升降机构(205)，所述升降机构(205)的顶面固定有工作台(206)，所述工作台(206)上固定安装二号旋转电机(204)，所述二号旋转电机(204)的输出端连接蜗杆(203)，蜗杆(203)与蜗轮(202)啮合，蜗轮(202)的中部通过键链接转动轴(107)。8.如权利要求7所述的一种自治式潜器自适应回收装置，其特征在于：工作台(206)上通过支架固定有固定基座(201)，固定基座(201)呈空心的长方体结构，固定基座(201)内穿过转动轴(107)。9.如权利要求7所述的一种自治式潜器自适应回收装置，其特征在于：所述升降机构(205)采用升降平台式结构。10.一种利用权利要求1所述的自治式潜器自适应回收装置的回收方法，其特征在于：包括如下操作步骤：s1、准备工作：将自治式潜器自适应回收装置安装至水下作业平台上；s2、当需要回收auv(3)时，位置调整装置(2)的驱动升降机构(205)上升，使导向锁紧装置(1)达到适应的位置；s3、驱动一号旋转电机(108)工作，使得导向锁紧装置(1)的夹紧臂(102)和导向臂(101)张开，形成喇叭状导向空间；
s4、auv(3)靠近时，控制升降机构(205)上升或者下降，以及转动轴(107)的旋转角度，调整导向锁紧装置(1)的精确位置；s5、喇叭状导向空间自适应对准auv(3)实际方位，等待auv(3)的进入；s6、当auv(3)进入到喇叭状导向空间内时，驱动一号旋转电机(108)转动，使得导向锁紧装置(1)的夹紧臂(102)和导向臂(101)逐渐闭合，逐渐减小喇叭状导向空间，直至包裹住auv(3)，同时三组夹紧臂(102)将auv(3)夹紧；s7、auv(3)被夹紧后，控制升降机构(205)下降到位，最终处于回收状态即可。

技术总结
一种自治式潜器自适应回收装置及回收方法，包括位置调整装置和导向锁紧装置，导向锁紧装置的结构为：包括与位置调整装置连接的转动轴，所述转动轴固定在固定底座的底部，所述固定底座一端设置为圆盘结构，固定底座的另一端安装有支撑架，支撑架的内部安装一号旋转电机，所述一号旋转电机的输出端伸出固定底座后连接旋转基座，所述旋转基座的外圆周方向通过铰链安装有三组导向臂和三组夹紧臂，三组导向臂和三组夹紧臂间隔交错设置；每个导向臂和每个夹紧臂的底部均固定有立柱，每个立柱连接一号传动连杆，所述一号传动连杆铰接二号传动连杆，二号传动连杆铰接三号传动连杆，三号传动连杆铰接在固定底座的圆盘结构的外圆周面上，工作可靠。工作可靠。工作可靠。


技术研发人员：姚晨佼 赵飞虎
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：2022.11.28
技术公布日：2023/3/7