一種水下無(wú)人航行器負(fù)載投送后快速均衡調(diào)節(jié)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水下無(wú)人航行器負(fù)載投送后快速均衡調(diào)節(jié)方法。包括以下幾個(gè)步驟：步驟一：AUV任務(wù)控制機(jī)根據(jù)讀取到的當(dāng)前任務(wù)負(fù)載投送事件，選擇對(duì)應(yīng)的浮力均衡配置方案；步驟二：AUV運(yùn)動(dòng)控制機(jī)根據(jù)接收到的信息，投送當(dāng)前任務(wù)負(fù)載，并釋放對(duì)應(yīng)的浮力均衡配置方案中的浮力材料；步驟三：判斷AUV的縱傾角是否達(dá)到滿足繼續(xù)作業(yè)的要求，如果沒(méi)有達(dá)到要求，釋放應(yīng)急浮力材料進(jìn)行浮力微調(diào)，直到滿足要求為止；步驟四：AUV任務(wù)控制機(jī)繼續(xù)讀取任務(wù)，如果當(dāng)前任務(wù)為任務(wù)負(fù)載投送事件，則重復(fù)步驟一～步驟三，否則完成操作。本發(fā)明有效利用了船體的內(nèi)部空間，采用方法簡(jiǎn)單，容易操作，提高了工作效率。
【專利說(shuō)明】一種水下無(wú)人航行器負(fù)載投送后快速均衡調(diào)節(jié)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種水下無(wú)人航行器調(diào)節(jié)浮力的方法，尤其涉及能夠提高工作效率的一種水下無(wú)人航行器負(fù)載投送后快速均衡調(diào)節(jié)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]水下無(wú)人航行器(Autonomous Underwater Vehicle,簡(jiǎn)稱AUV)作為人類在海洋活動(dòng)，特別是深海活動(dòng)中的重要替代者和執(zhí)行者，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于科學(xué)考察、深海作業(yè)、打撈救生等領(lǐng)域，其應(yīng)用前景極其廣泛。但AUV在水下執(zhí)行任務(wù)時(shí)，根據(jù)任務(wù)的不同，對(duì)AUV的結(jié)構(gòu)要求也不同，但研制一臺(tái)AUV需要大量的人力物力資源，甚至包含重要數(shù)據(jù)信息。所以集多功能及安全性穩(wěn)定性為一身的航行器技術(shù)具有重要意義。隨著模塊化技術(shù)的發(fā)展，多功能AUV可以通過(guò)搭載不同功能的任務(wù)模塊實(shí)現(xiàn)其多功能能力。某些特殊情況下，AUV在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中，需要多次投送航行器自身攜帶的任務(wù)負(fù)載模塊，以便這些模塊實(shí)現(xiàn)在水下的長(zhǎng)期工作任務(wù).但水下作業(yè)的同時(shí)對(duì)任務(wù)模塊的投送對(duì)航行器在水下的均衡產(chǎn)生重大影響，甚至可能導(dǎo)致不能繼續(xù)后續(xù)作業(yè)，因此，水下無(wú)人航行器在投送負(fù)載后快速調(diào)節(jié)其均衡是AUV的重要技術(shù)之一。
[0003]目前，AUV的調(diào)節(jié)浮力的主要方法有海水泵式和油囊式兩種，海水泵式調(diào)節(jié)方法是在AUV內(nèi)部安裝一個(gè)液壓系統(tǒng)，以便將海水注入或者排出海水艙，當(dāng)海水進(jìn)入艙內(nèi)重力增力口，當(dāng)海水排除海水艙，則浮力增加，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)AUV的浮力與重力，實(shí)現(xiàn)均衡調(diào)節(jié)。這種方法需要額外配套液壓系統(tǒng)和儲(chǔ)存海水的艙室且調(diào)節(jié)速度較慢。而油囊式調(diào)節(jié)方法與海水泵式相似，但油囊式浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)不存在與外界物質(zhì)交換，具有較高的安全性和可操作性。其工作原理是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)與控制器封閉在耐壓殼體中，耐壓殼體將液壓系統(tǒng)及控制器與海水隔開，通過(guò)液壓油在伸縮油囊和耐壓油艙之間相互轉(zhuǎn)移，改變油囊的排水體積，從而達(dá)至IJ調(diào)節(jié)AUV浮力的目的。這兩種方法都可以很好地實(shí)現(xiàn)航行器的浮力調(diào)節(jié)，但兩者都需要AUV提供額外的內(nèi)部空間來(lái)放置浮力調(diào)節(jié)設(shè)備。因AUV的特殊性能要求，小體積及高空間利用率是其重要的研究設(shè)計(jì)指標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供能夠提高工作效率的，一種水下無(wú)人航行器負(fù)載投送后快速均衡調(diào)節(jié)方法。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種水下無(wú)人航行器負(fù)載投送后快速均衡調(diào)節(jié)方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0007]步驟一:AUV任務(wù)控制機(jī)根據(jù)讀取到的當(dāng)前任務(wù)負(fù)載投送事件，選擇當(dāng)前任務(wù)負(fù)載投送事件對(duì)應(yīng)的浮力均衡配置方案，AUV任務(wù)控制機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)有任務(wù)負(fù)載投送事件集合11和浮力均衡調(diào)整投送方案集合Σ2，任務(wù)負(fù)載投送事件集合S1包括每個(gè)負(fù)載投送事件的任務(wù)負(fù)載質(zhì)量、大小、重心位置、用途、投送時(shí)間和投送方式，浮力均衡調(diào)整投送方案集合Σ2包括針對(duì)每個(gè)任務(wù)負(fù)載投送事件所制定的浮力均衡配置方案，浮力均衡配置方案要求為:任務(wù)負(fù)載和一個(gè)或者幾個(gè)浮力材料的總合力為零、或者微正浮力；
[0008]步驟二:AUV任務(wù)控制機(jī)將當(dāng)前任務(wù)負(fù)載投送事件和其對(duì)應(yīng)的浮力均衡配置方案?jìng)魉徒oAUV運(yùn)動(dòng)控制機(jī)，AUV運(yùn)動(dòng)控制機(jī)投送當(dāng)前任務(wù)負(fù)載，并釋放對(duì)應(yīng)的浮力均衡配置方案中的浮力材料；
[0009]步驟三:判斷AUV的縱傾角是否達(dá)到滿足繼續(xù)作業(yè)的要求，如果沒(méi)有達(dá)到要求，釋放應(yīng)急浮力材料進(jìn)行浮力微調(diào)，直到滿足要求為止；
[0010]步驟四:AUV任務(wù)控制機(jī)繼續(xù)讀取任務(wù)，如果當(dāng)前任務(wù)為任務(wù)負(fù)載投送事件，則重復(fù)步驟一?步驟三，否則完成操作。
[0011]本發(fā)明一種水下無(wú)人航行器負(fù)載投送后快速均衡調(diào)節(jié)方法還可以包括:
[0012]當(dāng)任務(wù)負(fù)載為一個(gè)，且其對(duì)應(yīng)的浮力均衡配置方案中包括不止一個(gè)浮力材料時(shí)，同時(shí)釋放浮力材料。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
[0014]本發(fā)明提出一種水下無(wú)人航行器投送負(fù)載后快速浮力均衡調(diào)節(jié)方法，用于對(duì)航行器投送負(fù)載后，AUV均衡的浮力被打破后的一種快速自我調(diào)整均衡的方法。通過(guò)建立航行器的任務(wù)模塊及浮力材料的數(shù)據(jù)庫(kù)集合。該方法有效利用了船體的內(nèi)部空間，根據(jù)航行器在水下作業(yè)情況，浮力材料是提供船體浮力的必需品，根據(jù)任務(wù)的要求，對(duì)單個(gè)浮力材料的大小，形狀等提出要求，不影響航行器內(nèi)部空間的利用。該方法極大地提高了航行器的多任務(wù)功能及自主能力，具有很高的快速性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于充分考慮了 AUV在水下作業(yè)時(shí)多任務(wù)要求，根據(jù)在岸準(zhǔn)備工作，建立健全任務(wù)負(fù)載模塊及應(yīng)答方案的詳細(xì)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)及常用任務(wù)負(fù)載模塊，可以快速實(shí)現(xiàn)任務(wù)負(fù)載的裝配，拆卸，投送，預(yù)設(shè)置浮力材料等操作，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便快捷，隨時(shí)隨地更改任務(wù)模塊，此方法實(shí)現(xiàn)在水下的多任務(wù)同時(shí)執(zhí)行的能力，大大擴(kuò)展了單航程所可以承擔(dān)的任務(wù)能力，提高了航行器的作業(yè)效率，提升了航行器的執(zhí)行任務(wù)能力，極大地提高了 AUV的應(yīng)用性和自主能力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明方法的流程圖；
[0016]圖2是投送多任務(wù)模塊均衡調(diào)節(jié)流程圖；
[0017]圖3-a是投送多任務(wù)模塊均衡調(diào)節(jié)方法說(shuō)明圖(一)，圖3-b是是投送多任務(wù)模塊均衡調(diào)節(jié)方法說(shuō)明圖(二)；
[0018]圖4是投送多任務(wù)模塊均衡系統(tǒng)縱剖面結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖5是投送多任務(wù)模塊均衡系統(tǒng)橫剖面結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖6是投送大質(zhì)量單任務(wù)模塊均衡調(diào)節(jié)流程圖；
[0021 ] 圖7-a是投送大質(zhì)量單任務(wù)模塊均衡調(diào)節(jié)方法說(shuō)明圖(一)，圖7-b是投送大質(zhì)量單任務(wù)模塊均衡調(diào)節(jié)方法說(shuō)明圖(二)；
[0022]圖8是投送大質(zhì)量單任務(wù)模塊均衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)縱剖面結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖9是投送大質(zhì)量單任務(wù)模塊均衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)橫剖面結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖10是三艙結(jié)構(gòu)及電磁鐵布局圖；
[0025]圖11是各負(fù)載及浮力材料橫縱面視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]圖1是本發(fā)明的方法流程圖，本發(fā)明包括以下幾個(gè)部分:任務(wù)模塊負(fù)載投送事件集合S1 ;浮力均衡調(diào)整應(yīng)答方案集合Σ2 ;浮力均衡控制器；應(yīng)急浮力微調(diào)系統(tǒng)；單模塊大質(zhì)量負(fù)載投送實(shí)現(xiàn)；多模塊負(fù)載投送實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)控制機(jī)，任務(wù)控制機(jī)，帶有電磁鐵布局的艙室隔板，可拆卸的浮力材料及任務(wù)負(fù)載模塊。
[0028]任務(wù)模塊負(fù)載投送事件集合S1是指，根絕AUV不同任務(wù)所搭載的不同任務(wù)負(fù)載模塊，建立一個(gè)任務(wù)負(fù)載模塊資料集合。集合中包含大部分任務(wù)負(fù)載模塊，例如:定位聲納，水聽器，信標(biāo)等水下監(jiān)測(cè)設(shè)備。每種任務(wù)負(fù)載模塊構(gòu)成一個(gè)離散事件。每個(gè)離散事件所包含的內(nèi)容有:模塊質(zhì)量，模塊大小，模塊的重心位置，模塊用途，投送時(shí)間和方式。這個(gè)集合通過(guò)添加每次任務(wù)中新的任務(wù)負(fù)載模塊的信息數(shù)據(jù)得以更新，也方便已知負(fù)載情況的任務(wù)中查找浮力材料配置方案。
[0029]浮力均衡調(diào)整應(yīng)答方案集合Σ 2是指，針對(duì)AUV作業(yè)時(shí)搭載的不同任務(wù)負(fù)載模塊，選擇不同的浮力材料配置方案。其配置方案所需要考慮的內(nèi)容包含所提供浮力大小，浮心位置，浮力材料數(shù)量，及投送方式。將常用的配置方案匯集成一個(gè)浮力均衡調(diào)整應(yīng)答方案集合。這個(gè)集合通過(guò)添加每次任務(wù)中新的浮力材料的詳細(xì)參數(shù)得以更新，也方便已知參數(shù)的任務(wù)中提取應(yīng)答方案。
[0030]浮力均衡控制器是指，當(dāng)AUV在水下作業(yè)需要投送負(fù)載時(shí)，浮力均衡控制器會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)置的任務(wù)負(fù)載的數(shù)據(jù)，浮力材料配置的方案，相應(yīng)的任務(wù)計(jì)劃及航行器自身狀態(tài)對(duì)航行器的均衡進(jìn)行控制。包括:預(yù)置計(jì)劃部分及非預(yù)置自動(dòng)調(diào)節(jié)部分。具體情況如下:
[0031](I)預(yù)置計(jì)劃部分，根據(jù)初始定義，負(fù)載投送時(shí)，航行器相應(yīng)地投送計(jì)劃內(nèi)的浮力材料，已達(dá)到浮力均衡。
[0032](2)非預(yù)置自動(dòng)調(diào)節(jié)部分，在某些特殊情況下，投送計(jì)劃內(nèi)的任務(wù)負(fù)載模塊和浮力材料后，航行器沒(méi)有達(dá)到繼續(xù)作業(yè)的要求，繼續(xù)釋放應(yīng)急浮力材料以實(shí)現(xiàn)繼續(xù)作業(yè)的要求。
[0033]所述的應(yīng)急浮力微調(diào)系統(tǒng)是指，當(dāng)AUV執(zhí)行完投送任務(wù)后，浮力均衡控制器通過(guò)AUV的縱傾角判斷航行器是否滿足繼續(xù)作業(yè)的要求，如果航行器沒(méi)有達(dá)到繼續(xù)作業(yè)的要求，則通過(guò)釋放應(yīng)急浮力材料來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)航行器的浮力微調(diào)。因?yàn)樗氯蝿?wù)航行器一般情況下都是具有微正浮力，所以在預(yù)配置浮力材料方案的時(shí)候也是優(yōu)先考慮微正浮力，微正浮力一般為10公斤。微調(diào)后，控制器再次執(zhí)行縱傾判斷，并決定是否繼續(xù)微調(diào)。
[0034]單模塊大質(zhì)量任務(wù)負(fù)載模塊投送實(shí)現(xiàn)是指，當(dāng)AUV執(zhí)行投送單個(gè)大質(zhì)量任務(wù)負(fù)載模塊時(shí)，根據(jù)任務(wù)負(fù)載模塊的情況決定浮力材料的大小，體積和質(zhì)量。通過(guò)任務(wù)負(fù)載模塊投送事件集合S1與浮力均衡調(diào)整應(yīng)答方案集合?2中詳細(xì)的任務(wù)負(fù)載模塊數(shù)據(jù)和浮力材料數(shù)據(jù)查詢并決定具體的任務(wù)計(jì)劃。具體要求:任務(wù)負(fù)載模塊和幾個(gè)浮力材料的總合力為零或者微正浮力。待釋放的浮力材料是大小全完相等的。根據(jù)任務(wù)計(jì)劃要求，在要求坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行投送任務(wù)。當(dāng)負(fù)載投送后同時(shí)釋放預(yù)置的浮力材料。最后判斷航行器的均衡情況。
[0035]多模塊任務(wù)負(fù)載模塊投送實(shí)現(xiàn)是指，當(dāng)AUV執(zhí)行投送多個(gè)任務(wù)負(fù)載模塊時(shí)，其浮力材料的配置要根據(jù)任務(wù)負(fù)載模塊的情況來(lái)決定，通過(guò)任務(wù)負(fù)載模塊投送事件集合S1與浮力均衡調(diào)整應(yīng)答方案集合Σ2中詳細(xì)的任務(wù)負(fù)載模塊數(shù)據(jù)和浮力材料數(shù)據(jù)查詢并決定具體的任務(wù)計(jì)劃。浮力材料及任務(wù)負(fù)載模塊的具體要求:每個(gè)單任務(wù)負(fù)載模塊對(duì)應(yīng)單個(gè)浮力材料。兩者的浮力與重力的合力為零或微正浮力，且各浮力材料，各任務(wù)負(fù)載模塊互不干擾。當(dāng)執(zhí)行多任務(wù)負(fù)載模塊時(shí)，一般采取的工作方式為在固定坐標(biāo)點(diǎn)投送相應(yīng)的模塊。根據(jù)任務(wù)計(jì)劃要求，投送時(shí)判斷投送模塊序號(hào)，然后浮力均衡控制器釋放相應(yīng)序號(hào)的浮力材料。最后判斷航行器的均衡情況。
[0036]任務(wù)控制機(jī)是AUV在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中對(duì)各任務(wù)的規(guī)劃和安排進(jìn)行一系列的控制，同時(shí)控制航行器根據(jù)各任務(wù)的需求對(duì)總體任務(wù)進(jìn)行規(guī)劃。將要執(zhí)行的任務(wù)指令傳遞給任務(wù)控制機(jī)。
[0037]運(yùn)動(dòng)控制機(jī)是AUV在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中對(duì)已經(jīng)規(guī)劃和安排的任務(wù)執(zhí)行具體的動(dòng)作及操作指令。運(yùn)動(dòng)控制機(jī)下達(dá)負(fù)載投送的相關(guān)動(dòng)作指令。其中，拋擲負(fù)載是通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)下達(dá)控制指令，浮力調(diào)節(jié)的過(guò)程指令都是浮力均衡控制器下達(dá)。
[0038]帶有電磁鐵布局的艙室隔板是兩個(gè)分隔艙室的固定隔板，上面布有固定負(fù)載和浮力材料的電磁鐵，電磁鐵的電源和控制指令來(lái)自浮力均衡控制器。隔板起固定作用，通過(guò)電磁鐵的作用固定和釋放負(fù)載及浮力材料。
[0039]可拆卸浮力材料及任務(wù)負(fù)載模塊是指通過(guò)自身固定磁鐵與隔板上的電磁鐵的作用可以吸附和斷開的浮力材料及負(fù)載。其結(jié)構(gòu)就是將浮力材料或者負(fù)載與磁鐵通過(guò)鐵箍固定在一起，進(jìn)而固定在隔板上。
[0040]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】包含以下步驟:
[0041]步驟1，確認(rèn)作業(yè)任務(wù)及任務(wù)中搭載模塊的詳細(xì)參數(shù)。
[0042]步驟2，根據(jù)任務(wù)模塊負(fù)載投送事件集合確定浮力材料的配置方案。
[0043]步驟3，根據(jù)任務(wù)要求，在制定坐標(biāo)點(diǎn)投送任務(wù)模塊。
[0044]步驟4，按預(yù)設(shè)置所定義的情況，釋放浮力材料。
[0045]步驟5，通過(guò)縱傾角傳感器AUV船體均衡情況，是否可以繼續(xù)作業(yè)。如果無(wú)法繼續(xù)作業(yè)則通過(guò)釋放應(yīng)急浮力材料以實(shí)現(xiàn)浮力均衡。
[0046]本發(fā)明的實(shí)施例1:多模塊任務(wù)負(fù)載模塊投送實(shí)現(xiàn)。
[0047]結(jié)合附圖2對(duì)AUV在水下作業(yè)時(shí)投送多任務(wù)模塊均衡調(diào)節(jié)方法做更詳細(xì)的描述:在使命控制計(jì)算機(jī)里構(gòu)建任務(wù)模塊數(shù)據(jù)庫(kù)，也就是任務(wù)模塊負(fù)載投送事件集合。這些任務(wù)事件所對(duì)應(yīng)的浮力材料設(shè)置被匯集成浮力均衡調(diào)整應(yīng)答方案集合。并將這些信息集合存儲(chǔ)在任務(wù)控制機(jī)中，在下達(dá)任務(wù)的后，查找并形成對(duì)應(yīng)的浮力調(diào)整方案。接下來(lái)是AUV的任務(wù)作業(yè)，到底指定任務(wù)的坐標(biāo)點(diǎn)后，任務(wù)控制機(jī)給運(yùn)動(dòng)控制機(jī)下達(dá)任務(wù)指令，運(yùn)動(dòng)控制機(jī)根據(jù)任務(wù)動(dòng)作序列執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。首先根據(jù)任務(wù)要求,確定投送順序,并且投送對(duì)應(yīng)序號(hào)的任務(wù)模塊，同時(shí)給浮力均衡控制器釋放浮力材料的信號(hào)。浮力均衡控制器投送預(yù)設(shè)值的對(duì)應(yīng)序號(hào)的浮力材料，并通過(guò)縱傾的情況判斷是否可以繼續(xù)作業(yè)，如果無(wú)法實(shí)現(xiàn)繼續(xù)作業(yè)要求，則浮力均衡控制器實(shí)施對(duì)應(yīng)急浮力材料的釋放操作。對(duì)應(yīng)急浮力材料的操作規(guī)則:
[0048](I)前后對(duì)稱、左右對(duì)稱地釋放操作。
[0049](2)從中間向兩邊的蔓延式釋放操作。
[0050]微調(diào)后，再次執(zhí)行縱傾角的判斷，如果未符合均衡要求則重復(fù)對(duì)應(yīng)急材料的操作。否則結(jié)束調(diào)整操作，繼續(xù)執(zhí)行AUV其他任務(wù)。
[0051]結(jié)合附圖3-a和附圖3-b對(duì)AUV的任務(wù)及浮力均衡調(diào)節(jié)艙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)做更詳細(xì)的描述:此段艙室被細(xì)分成三個(gè)部分，上面為浮力材料布置區(qū)域，中間為浮力均衡控制及電磁鐵區(qū)域，下面為任務(wù)模塊區(qū)域。其中浮力材料與任務(wù)模塊都是通過(guò)電磁鐵固定在AUV的船體上。電磁鐵的數(shù)量和布局是根據(jù)AUV的任務(wù)及所搭載模塊的情況所決定的，圖中以三個(gè)模塊為例。首先，浮力材料通過(guò)鐵箍緊緊固定在船體。每塊浮力材料具有獨(dú)立的體積和最大容許空間。而其詳細(xì)參數(shù)根據(jù)任務(wù)模塊的情況決定，遵守的規(guī)則是，對(duì)應(yīng)序號(hào)任務(wù)模塊與浮力材料的合力為零，或者微正浮力。除帶有編號(hào)的浮力材料外，在艙室的最前和最后有若干個(gè)體積和質(zhì)量完全相同的浮力材料，同樣，這些小浮力材料也是通過(guò)鋼圈固定在電磁鐵上，以便浮力不均衡時(shí)通過(guò)浮力均衡控制器按照對(duì)稱關(guān)系有順序的投送應(yīng)急浮力材料進(jìn)行微調(diào)。中間部分為浮力均衡控制部分，包含控制器和電磁鐵。其中，電磁鐵的通斷電情況是通過(guò)控制器來(lái)控制的，并且通過(guò)電磁鐵的通斷電來(lái)決定是否投送相應(yīng)模塊或浮力材料。電磁鐵的具體布局如圖8所示。下面為任務(wù)艙模塊區(qū)域。將艙室分成三個(gè)等分的空間區(qū)域。其電磁鐵的具體布局如圖9所不。
[0052]實(shí)施例2:單模塊大質(zhì)量任務(wù)負(fù)載模塊投送實(shí)現(xiàn)。
[0053]結(jié)合附圖6對(duì)AUV在水下作業(yè)時(shí)投送大質(zhì)量單任務(wù)模塊均衡調(diào)節(jié)方法做更詳細(xì)的描述:與多任務(wù)模塊的情況相似，大質(zhì)量單任務(wù)模塊投送及浮力均衡調(diào)整具體流程如下:首先建立任務(wù)模塊負(fù)載投送事件集合和浮力均衡調(diào)整應(yīng)答方案集合，并將兩者的詳細(xì)信息存儲(chǔ)在任務(wù)控制機(jī)中，然后根據(jù)任務(wù)的詳細(xì)情況，決定所要采用的投送方式和浮力材料釋放方式。在任務(wù)指定坐標(biāo)原點(diǎn)下，AUV投送大質(zhì)量任務(wù)模塊，同時(shí)釋放預(yù)設(shè)值的浮力材料。預(yù)設(shè)置計(jì)劃內(nèi)的浮力材料必須同時(shí)釋放。然后通過(guò)對(duì)AUV的縱傾角判斷是否可以繼續(xù)作業(yè)，如果無(wú)法繼續(xù)作業(yè)，則浮力均衡控制器實(shí)施對(duì)應(yīng)急浮力材料的釋放操作。應(yīng)急浮力材料的操作規(guī)則同上，微調(diào)后，繼續(xù)判斷航行器的縱傾角，如果未符合要求則重復(fù)微調(diào)操作，否則結(jié)束調(diào)整操作，執(zhí)行AUV返航任務(wù)。
[0054]結(jié)合圖7-a和圖7-b對(duì)AUV的單任務(wù)大質(zhì)量情況下任務(wù)及浮力均衡調(diào)節(jié)艙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)做更詳細(xì)的描述:與圖3相似，該情況的艙室也是細(xì)分成三個(gè)部分，上面為浮力材料布置區(qū)域，中間為浮力均衡控制及電磁鐵布置區(qū)域，下面為任務(wù)模塊布置區(qū)域。同樣，固定浮力材料和任務(wù)負(fù)載是通過(guò)電磁鐵。首先，浮力材料區(qū)域與多任務(wù)模塊的情況相同。唯一區(qū)別在于，投送時(shí)除應(yīng)急浮力材料外，其他浮力材料同時(shí)投送，并且也遵循合力為零，或者微正浮力的規(guī)則。中間的浮力均衡控制區(qū)域與上面介紹的完全相同。最后，下面的任務(wù)模塊區(qū)域是將整個(gè)艙室作為一個(gè)模塊艙，其中，為了艙體的均衡，一般選擇中間掛架掛載模塊負(fù)載。各艙室的電磁鐵的詳細(xì)布局如圖8和圖9所不。
[0055]結(jié)合圖4到圖11對(duì)AUV的均衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)做更詳細(xì)的描述:首先，由圖8和圖9可以看出單任務(wù)大質(zhì)量情況下單任務(wù)大質(zhì)量任務(wù)模塊均衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)的橫縱刨面圖，可以看到系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和布局。兩個(gè)承載電磁鐵并且通過(guò)電磁鐵承載浮力材料和任務(wù)負(fù)載的作用力的是兩個(gè)隔板，同時(shí)起到分割艙室的作用，隔板將艙室分成浮力材料艙，均衡控制艙和任務(wù)模塊負(fù)載艙。浮力材料和任務(wù)負(fù)載的掛載和投放動(dòng)作都是通過(guò)電磁鐵的作用，通過(guò)金屬卡箍將固有磁性的磁鐵固定在浮力材料和任務(wù)負(fù)載模塊上，然后在通過(guò)電磁鐵與磁鐵之間的相互作用將浮力材料和任務(wù)負(fù)載固定在艙室的隔板上。與圖8和圖9相似，圖4和圖5展示的是多任務(wù)模塊情況下的均衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)的橫縱面剖面圖，結(jié)構(gòu)基本相似，區(qū)別在于任務(wù)模塊艙中的任務(wù)負(fù)載模塊變成多個(gè)，其他結(jié)構(gòu)基本相似。圖10是系統(tǒng)的三艙結(jié)構(gòu)，也就是浮力材料艙，均衡控制艙和任務(wù)模塊負(fù)載艙的空載結(jié)構(gòu)。其中包含兩層隔板將整個(gè)艙體分成了三個(gè)艙室，并且每個(gè)隔板都固定了若干電磁鐵，以便起到固定浮力材料和任務(wù)負(fù)載的作用。其電磁鐵的具體布局如圖所示，浮力材料艙的隔板與任務(wù)模塊艙的隔板之間的區(qū)別在于多一個(gè)應(yīng)急浮力材料電磁鐵陣列。圖11是各負(fù)載及浮力材料橫縱面視圖，從上到下依次為可拋擲大質(zhì)量任務(wù)負(fù)載模塊，可拋擲多模塊任務(wù)負(fù)載模塊，可拋擲浮力材料及應(yīng)急浮力材料。浮力材料和負(fù)載都是通過(guò)金屬卡箍與相應(yīng)的磁鐵固定在一起，以便實(shí)現(xiàn)浮力材料和負(fù)載通過(guò)電磁鐵的控制實(shí)現(xiàn)吸附或投放。圖4和圖8中包括應(yīng)急浮力材料1，兩個(gè)承載電磁鐵并且通過(guò)電磁鐵承載浮力材料和任務(wù)負(fù)載的作用力的是兩個(gè)隔板6、8，同時(shí)起到分割艙室的作用，隔板將艙室分成浮力材料艙9，均衡控制艙7和任務(wù)模塊負(fù)載艙5。浮力材料和任務(wù)負(fù)載4、10的掛載和投放動(dòng)作都是通過(guò)電磁鐵的吸附作用2，通過(guò)金屬卡箍3將固有磁性的磁鐵固定在浮力材料和任務(wù)負(fù)載模塊上，然后在通過(guò)電磁鐵與磁鐵之間的相互作用將浮力材料和任務(wù)負(fù)載固定在艙室的隔板上。
【權(quán)利要求】
1.一種水下無(wú)人航行器負(fù)載投送后快速均衡調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟: 步驟一:AUV任務(wù)控制機(jī)根據(jù)讀取到的當(dāng)前任務(wù)負(fù)載投送事件，選擇當(dāng)前任務(wù)負(fù)載投送事件對(duì)應(yīng)的浮力均衡配置方案，AUV任務(wù)控制機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)有任務(wù)負(fù)載投送事件集合Σ i和浮力均衡調(diào)整投送方案集合Σ2，任務(wù)負(fù)載投送事件集合S1包括每個(gè)負(fù)載投送事件的任務(wù)負(fù)載質(zhì)量、大小、重心位置、用途、投送時(shí)間和投送方式，浮力均衡調(diào)整投送方案集合Σ2包括針對(duì)每個(gè)任務(wù)負(fù)載投送事件所制定的浮力均衡配置方案，浮力均衡配置方案要求為:任務(wù)負(fù)載和一個(gè)或者幾個(gè)浮力材料的總合力為零、或者微正浮力； 步驟二:AUV任務(wù)控制機(jī)將當(dāng)前任務(wù)負(fù)載投送事件和其對(duì)應(yīng)的浮力均衡配置方案?jìng)魉徒oAUV運(yùn)動(dòng)控制機(jī)，AUV運(yùn)動(dòng)控制機(jī)投送當(dāng)前任務(wù)負(fù)載，并釋放對(duì)應(yīng)的浮力均衡配置方案中的浮力材料； 步驟三:判斷AUV的縱傾角是否達(dá)到滿足繼續(xù)作業(yè)的要求，如果沒(méi)有達(dá)到要求，釋放應(yīng)急浮力材料進(jìn)行浮力微調(diào)，直到滿足要求為止； 步驟四:AUV任務(wù)控制機(jī)繼續(xù)讀取任務(wù)，如果當(dāng)前任務(wù)為任務(wù)負(fù)載投送事件，則重復(fù)步驟一?步驟三，否則完成操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下無(wú)人航行器負(fù)載投送后快速均衡調(diào)節(jié)方法，其特征在于: 當(dāng)任務(wù)負(fù)載為一個(gè)，且其對(duì)應(yīng)的浮力均衡配置方案中包括不止一個(gè)浮力材料時(shí)，同時(shí)釋放浮力材料。
【文檔編號(hào)】B63G8/24GK104192286SQ201410486144
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】嚴(yán)浙平, 劉一博, 張宏瀚, 張偉, 周佳佳, 郝冰 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)