本發(fā)明涉及一種無人艇智能布放回收裝置。

背景技術：

現(xiàn)階段國內外無人機布放回收主要有船機械臂（活節(jié)臂式），吊放籠式，彈球系纜式等。

船機械臂（活節(jié)臂式）采用長機械臂伸入水面與無人艇的吊點進行對接，這種方法借鑒了國內外多數(shù)潛水器的起吊方法，如俄羅斯的6000米“mir”和美國的“阿爾文”號潛水器，法國的“鸚鵡螺”及日本的“深海2000”及“深海6500”等潛水器都采用這種活節(jié)臂式方法。該方法雖然理念簡單、成功率高、且技術支持多。但該方法一個缺陷是設備伸縮桿體積太大，占用母船大量甲板空間，設備笨拙，自動化程度較低。

吊放籠式回收方式也是潛水器的回收方式用于無人艇回收，其原理是采用起吊機構把吊籠放入海平面，無人艇輔助自身動力裝置開進吊籠，再把吊籠帶無作艇一起回收，該方法最大缺點是吊籠體積比無人艇要大得多，在母船甲板上占用太多的甲板空間。如果動力裝置控制不太好，回收過程碰撞現(xiàn)象時有發(fā)生，要求控制準確度很高，缺點太明顯。

彈球系纜式無人艇回收方法是利用無人艇上的彈球向船甲板拋出一根導引纜，再把吊鉤順導向纜引入無人艇吊點，該方法簡單，可靠性也高，但需要人力參與，在高海況情況下導入無人艇吊點還是很困難，智能化程度低，作業(yè)時間較長。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種無人艇智能布放回收裝置。利用光電傳感器及圖像識別算法捕捉計算無人艇起吊點位置，并具快速自動對接鎖緊并具解鎖吊點的裝置。本裝置自動尋跡無人艇起吊點，快速伸出伸縮桿到無人艇吊點孔中，自動鎖緊及并具解鎖功能，對接速度快，占地面積很小，自動化程度高，并且在高海況，高速度情況下也可以完成布放回收任務。

為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種無人艇智能布放回收裝置，包括吊裝尋跡機構和無人艇中心吊點的夾持機構，所述吊裝尋跡機構包括：矢量變頻風機，快速彈射伸縮桿組件，激光指示燈，攝像頭，激光測距儀，聚光指示燈，對接鎖緊及解鎖感應頭，所述快速彈射伸縮桿組件上部設有連接母船的吊鉤，下部設置有十字固定架，四個矢量變頻風機固定在快速彈射伸縮桿組件下部的十字固定架上，在x軸及y軸各布放兩臺矢量變頻風機提供水平尋跡動力；所述激光指示燈、攝像頭、激光測距儀、聚光指示燈分別通過快速彈射伸縮桿組件尾部的安裝架固定，所述攝像頭帶有x軸和y軸刻度，所述矢量變頻風機分別對應攝像頭內的x軸及y軸刻度方向；對接鎖緊及解鎖感應頭安裝在快速彈射伸縮桿組件的后端的凹槽中；所述無人艇中心吊點的夾持機構包括：夾緊塊兩孔穿導軌，夾緊塊兩端固定在電動推桿兩端，導軌兩端加裝彈簧后固定在上錐體上，上錐體通過螺栓與螺母與無人艇相連。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

1）該裝置對接速度快：由于采用高級算法，控制器能根據(jù)目標位置直接控制執(zhí)行器捕捉跟蹤目標并鎖定。

2）人性化操作控制界面：本裝置直接顯示對接吊點在xoy坐標平面的坐標并顯示跟蹤過程。

3）環(huán)境適應性好：由于采用矢量強力變頻風機，通過智能算法能抵抗不確定惡劣海風對本裝置的干擾。

4）占用面積小：由于本裝置安裝4套矢量變頻風機及對接桿及傳感器部件，再加上智能操作控制單元。僅需要占用較少的甲板空間。

總之，本裝置用智能化及自動化裝置實現(xiàn)對無人艇的布放回收，極大提高無人艇的布放回收效率，大大減少從員的勞動強度，為無人艇布放回收的未來發(fā)展方向。

附圖說明

圖1為無人艇通過本裝置連接母船示意圖。

圖2為無人艇通過本裝置連接母船主視圖。

圖3為本發(fā)明裝置吊裝尋跡機構結構示意圖。

圖4為本發(fā)明裝置無人艇中心吊點的夾持機構示意圖。

圖5位本發(fā)明裝置布放階段流程圖。

圖6位本發(fā)明裝置回收階段流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施例做進一步的說明。

如圖1至圖4所示，一種無人艇智能布放回收裝置，包括吊裝尋跡機構和無人艇中心吊點的夾持機構，所述吊裝尋跡機構包括：矢量變頻風機1，快速彈射伸縮桿組件2，激光指示燈3，攝像頭4，激光測距儀5，聚光指示燈6，對接鎖緊及解鎖感應頭7，所述快速彈射伸縮桿組件2上部設有連接母船的吊鉤，下部設置有十字固定架，四個矢量變頻風機1固定在快速彈射伸縮桿組件2下部的十字固定架上，在x軸及y軸各布放兩臺矢量變頻風機1提供水平尋跡動力；所述激光指示燈3、攝像頭4、激光測距儀5、聚光指示燈6分別通過快速彈射伸縮桿組件2尾部的安裝架固定，所述攝像頭4帶有x軸和y軸刻度，所述矢量變頻風機1分別對應攝像頭4內的x軸及y軸刻度方向；對接鎖緊及解鎖感應頭7安裝在快速彈射伸縮桿組件2的后端的凹槽中；所述無人艇中心吊點的夾持機構包括：夾緊塊a2兩孔穿導軌a4，夾緊塊a2兩端固定在電動推桿a3兩端，導軌a4兩端加裝彈簧a5后固定在上錐體a1上，上錐體a1通過螺栓a7與螺母a6與無人艇相連。

各部件功能如下說明：

矢量變頻風機1的功能要求為：提供布放回收裝置的x向和y向的矢量控制，另外x向與y向的推進力要求足夠大，能在四級海風中控制裝置x向和y向快速到達無人艇對接位置上方。

快速彈射伸縮桿2的主要功能為：裝置到達無人艇對接點上方時，人工或控制器自動控制氣缸桿與對接頭伸出，而且要求伸出速度要快，以免裝置運動太快錯過對接位置。

激光指示燈3的主要功能為：在無人艇表面投射出一個紅色圓圈，便于裝置操作員人工肉眼粗略判斷對接裝置是否到達對接位置，此功能為輔助功能，如裝置自動完成對接則無需要該指示燈。

攝像頭4的主要功能為：在有振動的情況下捕捉無人艇中部的對接點位置，并清楚顯示在圖形上，通過后面的激光測距儀測量得到的高度值，控制器能計算出無人艇對接點的x偏量及y偏量并實時反饋到執(zhí)行機構矢量變頻風機1尋跡時用。

激光測距儀5的功能主要為：測量布放回收裝置與海面的距離及測量無人艇對接點與本裝置的高度值。

聚光指示燈6的功能主要為：在本裝置下放前在海平面上標示一個圓圈，控制裝置把無人艇引導到該圓圈內為對接作準備。

對接鎖緊及解鎖感應頭7安裝在氣缸伸縮桿前端的凹槽中，方便對接時控制器給出鎖緊信號或者解鎖信號。

電控部分組成：電控部分由控制箱與執(zhí)行器及各種動力及信號連接線組成。其中控制箱內安裝有智能控制器，hmi界面，操作面板等部件。

本裝置的工作過程為：利用母船的吊機，先起吊智能布放回收裝置，開啟布放回收裝置控制系統(tǒng)，吊機粗略移動到無人艇上方，智能布放回收裝置尋跡，對接，鎖緊無人艇吊點，吊機移動到無人艇布放位置，吊機下放無人艇到海面，解鎖無人艇，無人艇執(zhí)行任務。無人艇執(zhí)行完任務，在智能布放回收裝置燈光指示下，無人艇大致回到指示位置，母船吊機移動到回收位置，開啟智能尋跡裝置，智能布放回收裝置對接，鎖緊無人艇吊點，吊機移動無人艇到甲板指定位置。任務完成。

無人艇智能布放過程為：

如圖5所示，無人艇智能布放回收裝置布放階段過程共分12步，圖中吊具指定為智能布放回收裝置。1、吊機開啟，2、移到吊具上方，3、吊具固定吊鉤，4、移動到無人艇上方，5、吊具檢測無人艇吊點，6、吊具xy尋跡，7、吊具掛好無人艇，8、移無人艇到海面，9、吊具解鎖，10、無人艇脫開吊具，11、吊具回收，12、結束。其中關鍵步為第6步，說明如下：當?shù)蹙叻诺綗o人艇預吊點上方位置時，吊具的激光測距儀測得無人艇離吊具的設定高度后，吊具的xy刻度攝像頭開始成像，無人艇的吊點會不停在xy刻度的坐標系運動?？刂破鞲鶕?jù)高度值及xy偏移量實時反饋控制矢量xy變頻風機朝圓心運動，當xy偏移量小于設定的范圍值時，吊具伸縮桿快速伸出，直接到無人艇預吊點孔中，無人艇吊具中心的傳感器感應到伸縮桿到位信號后，立刻夾緊吊桿，至此，對接完成。吊具再按步執(zhí)行后面進程。

無人艇智能回收過程為：

如圖6所示，無人艇智能布放回收裝置回收階段共分12步，圖中吊具指定為智能布放回收裝置。1、吊機開啟，2、移到吊具上方，3、吊具固定吊鉤，4、移動到無人艇預吊點，5、吊具開指示燈，6、無人艇開到預定范圍，7、吊具xy尋跡，8、吊具無人艇對接好，9、無人艇到甲板位置，10、吊具解鎖，11、吊具歸位，12、結束。其中關鍵步為第7步，與布放過程類似。