專(zhuān)利名稱(chēng)：一種欠驅(qū)動(dòng)auv水下回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種智能水下機(jī)器人的水下回收裝置，特別適用于中小型欠驅(qū)動(dòng)智能水下機(jī)器人的回收。
背景技術(shù)：
隨著智能水下機(jī)器人(AUV)的研究深入，人們開(kāi)始注意AUV的有效回收方法。當(dāng)前AUV的回收方式，總體上可以分為水面和水下兩種。水面回收方式需要面對(duì)風(fēng)、浪、流所帶來(lái)的影響，但水下回收方式不僅可以大大減少上述影響，同時(shí)還可以增加隱蔽性。申請(qǐng)?zhí)枮?01110382046.0的專(zhuān)利文件中，公開(kāi)了一種單自由度對(duì)稱(chēng)式擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)的大展縮比水下機(jī)器人回收裝置。主要由回收管、擺動(dòng)臂、直線型伸展機(jī)構(gòu)、圓環(huán)型伸展機(jī)構(gòu)和空間多分支鉸鏈等組成。雖然能夠在使用過(guò)程中形成一個(gè)圓柱形包圍區(qū)域，并能夠在較大范圍內(nèi)搜索水下機(jī)器人，但其在回收過(guò)程中必須將水下機(jī)器人在軸向完全包裹，這對(duì)于依靠舵、槳、翼進(jìn)行控制的欠驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人而言，由于其舵、槳、翼等結(jié)構(gòu)凸出在主艇體之外。該技術(shù)方案的固定方式不僅不能夠達(dá)到固定回收這種水下機(jī)器人的目的，同時(shí)還會(huì)對(duì)水下機(jī)器人造成損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)靈活緊湊并具有一定的抗干擾能力，特別適合于欠驅(qū)動(dòng)的AUV回收的欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:定位槽4與第一連桿5的一端連接,第一連桿5的另一端穿過(guò)骨架10上的定位孔與多端口連接塊7相連，多端口連接塊7在軸向上還與第二連桿6的一端連接，第二連桿6的另一端接入制動(dòng)器8，制動(dòng)器8安裝于骨架10上，所述多端口連接塊7的每一個(gè)端口與一個(gè)第二機(jī)械臂3的一端鉸接，第二機(jī)械臂3的另一端與一個(gè)第一機(jī)械臂2的一端鉸接，每個(gè)第一機(jī)械臂2又通過(guò)連接件11與骨架10鉸接，每個(gè)第一機(jī)械臂2上設(shè)置有防滑手I ;第一機(jī)械臂2、第二機(jī)械臂3環(huán)繞定位槽4軸線周向布置，當(dāng)定位槽4在軸線上運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)多端口連接塊7運(yùn)動(dòng)，第二機(jī)械臂3帶動(dòng)第一機(jī)械臂2繞骨架10上的連接件11轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明的欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置還可以包括:1、所述制動(dòng)器8包括外殼和置于外殼中的定位銷(xiāo)17、定位銷(xiāo)穩(wěn)定器18以及緩沖器19，定位銷(xiāo)穩(wěn)定器18及緩沖器19可由彈簧或液壓裝置構(gòu)成，所述第二連桿6為階梯軸。2、防滑手I上設(shè)置有彈性層21和防滑層20。3、所述多端口連接塊7為十字連接塊，即端口數(shù)為4，端口間成90度。4、每個(gè)第一機(jī)械臂2上設(shè)置兩個(gè)防滑手1，兩個(gè)防滑手I之間有一定間距。為避免水面回收所遇到的風(fēng)、浪、流的干擾作用，防止回收過(guò)程中對(duì)所回收AUV可能造成的損壞，本發(fā)明提供一種合適的AUV水下回收裝置。該裝置適用于智能水下機(jī)器人，尤其是中小型欠驅(qū)動(dòng)AUV的水下回收。該裝置是一種可安裝于具有水下定位能力的載具上，依靠智能水下機(jī)器人自身運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，具有一定抗干擾能力的自動(dòng)回收裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案的特點(diǎn)是:通過(guò)定位槽在軸向上的運(yùn)動(dòng)來(lái)控制整個(gè)裝置的狀態(tài)。定位槽上接有連桿，連桿上接有連接塊，連接塊的每個(gè)端口都向外連有機(jī)械臂，每個(gè)與連接塊相連的機(jī)械臂又會(huì)與連接到骨架上的機(jī)械臂進(jìn)行連接，連接到骨架上的機(jī)械臂上裝有防滑手。這樣，當(dāng)AUV的運(yùn)動(dòng)使定位槽產(chǎn)生移動(dòng)的時(shí)候，就會(huì)帶動(dòng)連接塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，連接到骨架上的機(jī)械臂就會(huì)繞連接件進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)械臂上的防滑手從周向上向AUV接近，直至將其包住。當(dāng)AUV促使定位槽運(yùn)動(dòng)到一定程度的時(shí)候，裝載在骨架上的制動(dòng)器會(huì)將整個(gè)裝置鎖死，從而防滑手會(huì)在AUV的周向上產(chǎn)生壓力，而這種壓力會(huì)在AUV的軸向上產(chǎn)生足夠的摩擦力，將其固定，從而完成回收。本發(fā)明的有益效果是，可通過(guò)AUV的運(yùn)動(dòng)來(lái)對(duì)AUV的回收進(jìn)行自動(dòng)控制，特別是對(duì)中小型欠驅(qū)動(dòng)的AUV回收而言，在回收過(guò)程中，可以保護(hù)好舵、槳、翼、GPS定位天線和側(cè)掃聲納等凸出于主艇體之外或不耐壓的設(shè)備，并且該回收裝置的使用不需對(duì)原有AUV的型線進(jìn)行任何改進(jìn)，從而保證原有AUV的水動(dòng)力性能。


圖1欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置示意圖；圖2a欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置工作過(guò)程I示意圖；圖2b欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置工作過(guò)程2示意圖；圖2c欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置工作過(guò)程3示意圖；圖3a欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置一工作面待機(jī)狀態(tài)示意圖；圖3b欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置一工作面鎖死狀態(tài)示意圖；圖4a制動(dòng)器待機(jī)狀態(tài)示意圖；圖4b制動(dòng)器鎖死狀態(tài)示意圖；圖5十字連接塊不意圖；圖6防滑手無(wú)連接件示意圖；圖7防滑手AUV截面鎖死狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1中，定位槽4連有第一連桿5,第一連桿5穿過(guò)骨架10上的一個(gè)定位孔,與十字連接塊7相連，十字連接塊7在軸向上還連有第二連桿6，第二連桿接入制動(dòng)器8。通過(guò)制動(dòng)器8和骨架10上的定位孔可以限制定位槽4的運(yùn)動(dòng)局限于軸線上。封蓋9可以固定制動(dòng)器8在骨架10上的位置。在十字連接塊7的端部，通過(guò)連接件11與第二機(jī)械臂3相連，第二機(jī)械臂3又通過(guò)連接件11與第一機(jī)械臂2相連，同時(shí)第一機(jī)械臂2又通過(guò)連接件11與骨架10相連。第一機(jī)械臂2上連有防滑手I。整個(gè)裝置環(huán)繞定位槽4軸線周向布置。這樣，當(dāng)定位槽4在軸線上運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)十字連接塊7運(yùn)動(dòng)，第二機(jī)械臂3會(huì)帶動(dòng)第一機(jī)械臂2繞骨架10上的連接件11轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)定位槽4的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置在軸線周向的運(yùn)動(dòng)。可以通過(guò)骨架10將回收裝置與載具相連。圖2a中，AUVl2通過(guò)相關(guān)導(dǎo)航設(shè)備的引導(dǎo)進(jìn)入回收狀態(tài)。AUVl2為典型的欠驅(qū)動(dòng)控制方式，由舵、槳、翼聯(lián)合控制，同時(shí)在主艇體外有凸出的GPS天線13和側(cè)掃聲納14設(shè)備。此時(shí)，十字連接塊7由制動(dòng)器控制被壓在止動(dòng)墊圈15上，從而使整個(gè)回收裝置在周向上呈張開(kāi)狀態(tài)。圖2b中，AUV12經(jīng)過(guò)姿態(tài)調(diào)整后，其端部與定位槽4實(shí)現(xiàn)對(duì)接。定位槽4的設(shè)計(jì)成錐狀，由外向內(nèi)逐漸收縮。其最大內(nèi)徑要大于AUV12的艇體直徑，并且內(nèi)壁光滑。這樣，即便外界存在一定擾動(dòng)，由于定位槽4的最大內(nèi)徑大于AUV12的艇體直徑，也會(huì)使兩者間順利完成對(duì)接。同時(shí)，由于定位槽4的內(nèi)壁光滑，當(dāng)AUV12的端部插入對(duì)接槽4之后，在AUV12推進(jìn)器的作用下，會(huì)快速將AUV12的軸線與對(duì)接槽4的軸線近似對(duì)齊。圖2c中，在AUV12推進(jìn)器的作用下，會(huì)推動(dòng)定位槽4沿軸線運(yùn)動(dòng)，令十字連接塊7離開(kāi)止動(dòng)墊圈15。由于十字連接塊7的運(yùn)動(dòng)，會(huì)帶動(dòng)第二機(jī)械臂3和第一機(jī)械臂2運(yùn)動(dòng)，第一機(jī)械臂2會(huì)繞連接件11轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)防滑手I運(yùn)動(dòng)。由于零部件呈周向布置，所以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，防滑手I會(huì)向定位槽4的軸線進(jìn)行收縮，從而調(diào)整AUV12的姿態(tài)。在防滑手I的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)逐漸形成排水孔16。排水孔16會(huì)降低防滑手I運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的水阻力。當(dāng)定位槽4運(yùn)動(dòng)到一定程度時(shí)，會(huì)通過(guò)制動(dòng)器進(jìn)行鎖死。此時(shí)，AUV12會(huì)被周向的防滑手I固定，同時(shí)其上凸出的設(shè)備如GPS天線13和側(cè)掃聲納14等都會(huì)避免與防滑手I接觸。當(dāng)AUV12的內(nèi)部設(shè)備檢測(cè)到位置的穩(wěn)定之后，會(huì)自行關(guān)閉推進(jìn)器。至此，實(shí)現(xiàn)整個(gè)依靠AUV12自身運(yùn)動(dòng)完成的自動(dòng)回收過(guò)程。圖3a和圖3b中，在一個(gè)工作面內(nèi)顯示回收裝置工作的全過(guò)程。在AUV12準(zhǔn)備回收時(shí)，十字連接塊7被制動(dòng)器8通過(guò)第二連桿6控制，使整個(gè)回收裝置在周向上呈張開(kāi)狀態(tài)，這樣可令A(yù)UV12在進(jìn)入定位槽4之前能有足夠的運(yùn)動(dòng)空間來(lái)調(diào)整姿態(tài)。在AUV12進(jìn)入定位槽4之后，整個(gè)裝置會(huì)在周向形成閉合趨勢(shì)，最終會(huì)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器8進(jìn)入鎖死狀態(tài)。此時(shí)，防滑手I會(huì)在周向?qū)UV12形成足夠的壓力，從而產(chǎn)生足夠的摩擦力來(lái)固定AUV(12)。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，可以令防滑手(I)最終的停留位置在AUV12的耐壓殼范圍中，并且在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中都不會(huì)碰到GPS天線13及其他凸出于AUV12主艇體之外的設(shè)備，以避免對(duì)所回收的AUV造成損壞。圖4a和圖4b中，顯示固定于骨架10中制動(dòng)器的內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)。除外殼外，制動(dòng)器主要由定位銷(xiāo)17、定位銷(xiāo)穩(wěn)定器18以及緩沖器19構(gòu)成。定位銷(xiāo)穩(wěn)定器18及緩沖器19可由彈簧構(gòu)成，也可由液壓裝置構(gòu)成。第二連桿6為階梯軸。在回收裝置待機(jī)狀態(tài)時(shí)，緩沖器19會(huì)迫使第二連桿6向制動(dòng)器外運(yùn)動(dòng)，從而使整個(gè)回收裝置在周向成張開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)定位銷(xiāo)17在定位銷(xiāo)穩(wěn)定器18的作用下是向第二連桿6的軸線運(yùn)動(dòng)。雖然定位銷(xiāo)17對(duì)第二連桿6存在周向壓力，但由于定位銷(xiāo)17和第二連桿6之間存在減阻結(jié)構(gòu)，所以不影響第二連桿6的軸向運(yùn)動(dòng)。在回收裝置回收AUV時(shí)，第二連桿6運(yùn)動(dòng)到一定程度，定位銷(xiāo)17會(huì)進(jìn)入第二連桿6的階梯面，從而將整個(gè)制動(dòng)器鎖死。此時(shí)的第二連桿6將無(wú)法運(yùn)動(dòng)，并且此時(shí)的狀態(tài)會(huì)讓整個(gè)回收裝置對(duì)AUV產(chǎn)生固定效果。在待機(jī)狀態(tài)下，定位銷(xiāo)17所在的位置會(huì)距第二連桿6的另一階梯一段距離，這樣會(huì)形成保險(xiǎn)，防止由于海流、水生物或其他原因造成的第二連桿6的軸向運(yùn)動(dòng)，避免制動(dòng)器誤鎖死。圖5中，十字連接塊的端口數(shù)為4，端口間成90度，有連接孔，并且在表面也有連接孔，方便與其他零件進(jìn)行連接。十字連接塊可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整端口數(shù)量及端口間角度。圖6中，防滑手除外殼和連接件之外，主要由防滑層20和彈性層21構(gòu)成。
圖7中，防滑手會(huì)周向布置，并且在朝向AUV的一側(cè)成弧形。這樣，當(dāng)回收裝置回收AUVl2的過(guò)程中，周向布置的防滑手會(huì)在向回收裝置軸線收縮的同時(shí)，控制AUVl2的姿態(tài)，最終調(diào)整其軸線回收裝置的軸線重合。當(dāng)制動(dòng)器處于鎖死狀態(tài)時(shí)，彈性層21則通過(guò)壓縮能形成周向壓力，令防滑層20能產(chǎn)生足夠的摩擦力對(duì)AUV以進(jìn)行固定。當(dāng)防滑手周向閉合時(shí)會(huì)形成排水孔16，這樣可以減小防滑手向回收裝置軸線收縮時(shí)所產(chǎn)生的水阻力。
權(quán)利要求
1.一種欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置，其特征是:定位槽(4)與第一連桿(5)的一端連接，第一連桿(5)的另一端穿過(guò)骨架(10)上的定位孔與多端口連接塊(7)相連，多端口連接塊(7)在軸向上還與第二連桿(6)的一端連接，第二連桿(6)的另一端接入制動(dòng)器(8)，制動(dòng)器(8)安裝于骨架(10)上，所述多端口連接塊(7)的每一個(gè)端口與一個(gè)第二機(jī)械臂(3)的一端鉸接，第二機(jī)械臂(3)的另一端與一個(gè)第一機(jī)械臂(2)的一端鉸接，每個(gè)第一機(jī)械臂(2)又通過(guò)連接件(11)與骨架(10)鉸接，每個(gè)第一機(jī)械臂(2)上設(shè)置有防滑手(I);第一機(jī)械臂(2)、第二機(jī)械臂(3)環(huán)繞定位槽(4)軸線周向布置，當(dāng)定位槽(4)在軸線上運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)多端口連接塊(7)運(yùn)動(dòng)，第二機(jī)械臂(3)帶動(dòng)第一機(jī)械臂(2)繞骨架(10)上的連接件(11)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置，其特征是:所述制動(dòng)器(8)包括外殼和置于外殼中的定位銷(xiāo)(17)、定位銷(xiāo)穩(wěn)定器(18)以及緩沖器(19)，定位銷(xiāo)穩(wěn)定器(18)及緩沖器(19)可由彈簧或液壓裝置構(gòu)成，所述第二連桿(6)為階梯軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置，其特征是:防滑手(I)上設(shè)置有彈性層(21)和防滑層(20)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置，其特征是:所述多端口連接塊(7 )為十字連接塊，即端口數(shù)為4，端口間成90度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置，其特征是:所述多端口連接塊(7)為十字連接塊，即端口數(shù)為4，端口間成90度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置，其特征是:每個(gè)第一機(jī)械臂(2)上設(shè)置兩個(gè)防滑手(I)，兩個(gè)防滑手(I)之間有一定間距。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置，其特征是:每個(gè)第一機(jī)械臂(2)上設(shè)置兩個(gè)防滑手(I )，兩個(gè)防滑手(I)之間有一定間距。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置，其特征是:每個(gè)第一機(jī)械臂(2)上設(shè)置兩個(gè)防滑手(I )，兩個(gè)防滑手(I)之間有一定間距。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置，其特征是:每個(gè)第一機(jī)械臂(2)上設(shè)置兩個(gè)防滑手(I )，兩個(gè)防滑手(I)之間有一定間距。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種欠驅(qū)動(dòng)AUV水下回收裝置。定位槽與第一連桿連接，第一連桿的另一端穿過(guò)骨架上的定位孔與多端口連接塊相連，多端口連接塊在軸向上還與第二連桿連接，第二連桿的另一端接入制動(dòng)器，制動(dòng)器安裝于骨架上，多端口連接塊的每一個(gè)端口與一個(gè)第二機(jī)械臂的一端鉸接，第二機(jī)械臂的另一端與一個(gè)第一機(jī)械臂的一端鉸接，每個(gè)第一機(jī)械臂又通過(guò)連接件與骨架鉸接，每個(gè)第一機(jī)械臂上設(shè)置有防滑手。防滑手及機(jī)械臂在骨架上以定位槽的軸線周向布置，可通過(guò)控制定位槽的軸向運(yùn)動(dòng)從而控制防滑手及機(jī)械臂的周向運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)AUV的回收。該AUV水下回收裝置結(jié)構(gòu)靈活緊湊并具有一定的抗干擾能力，適用于潛艇或其他具有水下定位能力的載具上。
文檔編號(hào)B63C7/16GK103112561SQ201210439839
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者張英浩, 孫玉山, 萬(wàn)磊, 龐永杰, 李岳明, 張國(guó)成, 馬珊, 何斌, 白繼嵩 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)