本發(fā)明屬于長(zhǎng)期駐留水下作業(yè)機(jī)器人裝備領(lǐng)域，具體涉及一種可保持自水平的回轉(zhuǎn)搬運(yùn)式多auv對(duì)接及轉(zhuǎn)運(yùn)裝置、方法。

背景技術(shù)：

1、自主式水下無(wú)人機(jī)器人(auv：autonomous?underwater?vehicle)在海洋資源開(kāi)發(fā)中承擔(dān)重要的作用。由于自身體積限制，auv攜帶能源不足，而為了能長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行水下作業(yè)任務(wù)，需要及時(shí)的對(duì)auv進(jìn)行能源補(bǔ)充。水下對(duì)接回收裝置相比水面對(duì)接回收裝置具有更優(yōu)的性能，是眾多科研機(jī)構(gòu)研究的重點(diǎn)方向。

2、現(xiàn)有專利中，如申請(qǐng)?zhí)枮?02211014006.5名稱為“一種主被動(dòng)結(jié)合auv水下對(duì)接回收系統(tǒng)及方法”的專利文件和申請(qǐng)?zhí)枮?02311696100.8，名稱為“一種適用于水下對(duì)接的機(jī)械導(dǎo)引與回收系統(tǒng)”，他們專利只能對(duì)接存放一臺(tái)auv并且缺少轉(zhuǎn)運(yùn)和軸向位置調(diào)整裝置，而且裝置缺少對(duì)auv進(jìn)行充電與信息交換的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并不適用對(duì)多臺(tái)auv的供電和信息交換。

3、以上專利不適用于對(duì)多臺(tái)auv進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)、存儲(chǔ)、供電，且均不含對(duì)auv進(jìn)行軸向位置調(diào)整裝置和對(duì)auv進(jìn)行充電與信息交換的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此在應(yīng)用對(duì)象與功能要求上與本發(fā)明不同。該發(fā)明將垂直搬運(yùn)和回轉(zhuǎn)搬運(yùn)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)多auv的轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)該發(fā)明將對(duì)接部分與轉(zhuǎn)運(yùn)部分分離開(kāi)來(lái)，單獨(dú)對(duì)對(duì)接平臺(tái)進(jìn)行方向調(diào)控，同時(shí)磁吸式auv充電及信息交互裝置為auv進(jìn)行充電與信息交換，磁吸式的充電方式大大降低了充電裝置對(duì)接的難度，該裝置不僅大大提高auv對(duì)接與轉(zhuǎn)運(yùn)數(shù)量，同時(shí)在轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)還可保持auv自身的水平，為auv后續(xù)出倉(cāng)等動(dòng)作做好準(zhǔn)備，該發(fā)明還將對(duì)接部分進(jìn)行單獨(dú)的回轉(zhuǎn)動(dòng)作，與將裝置整體回轉(zhuǎn)相比，只對(duì)對(duì)接部分進(jìn)行回轉(zhuǎn)大大降低了機(jī)構(gòu)在海水中的回轉(zhuǎn)阻力。該裝置可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期在海底對(duì)多臺(tái)auv進(jìn)行對(duì)接收納從而實(shí)現(xiàn)充電和信息交換的任務(wù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決現(xiàn)有裝置不適用于多臺(tái)auv進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)、存儲(chǔ)、供電等問(wèn)題，提出一種能夠?qū)雍娃D(zhuǎn)運(yùn)多auv，長(zhǎng)期駐留海底完成充電和信息交換任務(wù)。

2、本發(fā)明提供一種可保持自水平的回轉(zhuǎn)搬運(yùn)式多auv對(duì)接及轉(zhuǎn)運(yùn)裝置，包括對(duì)接模塊、垂直搬運(yùn)模塊和回轉(zhuǎn)搬運(yùn)模塊；所述對(duì)接模塊包括帶有導(dǎo)向框架的回轉(zhuǎn)平臺(tái)，帶有導(dǎo)向框架的回轉(zhuǎn)平臺(tái)頂面設(shè)有第一夾緊裝置；所述對(duì)接模塊一側(cè)安裝有垂直搬運(yùn)模塊；所述垂直搬運(yùn)模塊包括可升降的搬運(yùn)平臺(tái)，搬運(yùn)平臺(tái)上設(shè)有緊鎖裝置和第二夾緊裝置；所述對(duì)接模塊的下方安裝有回轉(zhuǎn)搬運(yùn)模塊；所述回轉(zhuǎn)搬運(yùn)模塊包括圍繞中心有多組分支轉(zhuǎn)軸的多分支轉(zhuǎn)軸和安裝在每組分支轉(zhuǎn)軸上的水平板；當(dāng)多分支轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水平板始終保持水平狀態(tài)；每個(gè)所述水平板上布置有auv充電及信息交互裝置和第三夾緊裝置。

3、進(jìn)一步地，所述帶有導(dǎo)向框架的回轉(zhuǎn)平臺(tái)由其底部的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

4、進(jìn)一步地，所述垂直搬運(yùn)模塊還包括升降機(jī)構(gòu)、底盤；所述底盤上設(shè)有升降電機(jī)和通過(guò)軸承座支撐的絲杠軸，升降電機(jī)的輸出端通過(guò)升降平臺(tái)聯(lián)軸器與絲杠軸連接；所述底盤頂面及搬運(yùn)平臺(tái)底面的兩側(cè)均設(shè)有滑道；所述升降機(jī)構(gòu)為剪刀架結(jié)構(gòu)，剪刀架結(jié)構(gòu)的上部及底部均安裝有滑塊，滑塊布置在底盤及搬運(yùn)平臺(tái)兩側(cè)的滑道上；所述絲杠軸與絲杠螺母配合，絲杠螺母固定于拉桿上；所述拉桿兩側(cè)連接的螺柱，螺柱連接在底盤頂面的滑塊上。

5、進(jìn)一步地，所述鎖緊裝置包括鎖緊架和小電機(jī)；所述鎖緊架兩側(cè)軸端通過(guò)耳座固定于搬運(yùn)平臺(tái)上；所述小電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)鎖緊架。

6、進(jìn)一步地，所述回轉(zhuǎn)搬運(yùn)模塊還包括帶滑軌的后安裝板和帶滑槽的前安裝板；每個(gè)所述水平板的一側(cè)端面中心位置設(shè)有帶鍵槽的長(zhǎng)軸端，帶有鍵槽的長(zhǎng)軸端穿過(guò)每個(gè)分支軸與中間連桿通過(guò)鍵配合，水平板與分支軸、中間連桿通過(guò)端蓋進(jìn)行固定；所述中間連桿的另一端安裝有滑輪，滑輪在帶滑軌的后安裝板中滑動(dòng)；每個(gè)所述水平板的另一側(cè)端面設(shè)有短軸端，每?jī)蓚€(gè)水平板的短軸端之間通過(guò)帶有圓軸的拉桿進(jìn)行連接，帶圓軸的拉桿的圓軸可在帶滑槽的前安裝板中沿著滑槽滑動(dòng)。

7、進(jìn)一步地，所述第一夾緊裝置包括基于錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)式雙v型塊定位裝置和夾緊裝置；所述基于錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)式雙v型塊定位裝置包括錐齒輪、錐齒輪傳動(dòng)軸、第一固定v型塊、第一移動(dòng)v型塊；所述第一固定v型塊由螺栓固定在有導(dǎo)向框架的回轉(zhuǎn)平臺(tái)上；所述第一移動(dòng)v型塊通過(guò)長(zhǎng)絲杠軸進(jìn)行傳動(dòng)，長(zhǎng)絲杠軸通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)連接；所述長(zhǎng)絲杠軸一端安裝有錐齒輪，與錐齒輪傳動(dòng)軸上的錐齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)；錐齒輪傳動(dòng)軸兩端設(shè)置有由軸承座支撐的軸承；所述第一固定v型塊和第一移動(dòng)v型塊的上端設(shè)有夾抱裝置；所述第二夾緊裝置包括安裝有夾抱裝置的第二固定v型塊；所述第三夾緊裝置包括移動(dòng)式雙v型塊定位裝置和夾抱裝置；所述移動(dòng)式雙v型塊定位裝置包括第三固定v型塊和第三移動(dòng)v型塊；每個(gè)所述水平板頂面一端設(shè)有凸臺(tái)，第三固定v型塊安裝在凸臺(tái)上；所述第三移動(dòng)v型塊通過(guò)短絲桿軸和導(dǎo)向桿安裝在水平板頂面未設(shè)置凸臺(tái)部分，短絲桿軸通過(guò)聯(lián)軸器與傳動(dòng)電機(jī)連接；所述第三固定v型塊和第三移動(dòng)v型塊的上端設(shè)有夾抱裝置。

8、進(jìn)一步地，所述夾抱裝置包括機(jī)械手掌和連接于機(jī)械手掌上的機(jī)械手指，機(jī)械手掌中間部分開(kāi)孔與下方平臺(tái)上的軸進(jìn)行連接，機(jī)械手掌下方的孔與液壓缸的一端鉸接，液壓缸的另一端通過(guò)液壓缸耳座與下方平臺(tái)鉸接。

9、進(jìn)一步地，所述充電及信息交互裝置包括磁吸式auv充電及信息交互裝置；所述磁吸式auv充電及信息交互裝置包括通過(guò)螺釘固定于水平板上的充電座和通過(guò)拉簧連接于充電座內(nèi)的磁吸板；所述磁吸板可沿著充電座內(nèi)的滑槽進(jìn)行滑動(dòng)。

10、本發(fā)明又提供一種可保持自水平的回轉(zhuǎn)搬運(yùn)式多auv對(duì)接及轉(zhuǎn)運(yùn)裝置的方法，當(dāng)auv需要進(jìn)行對(duì)接進(jìn)倉(cāng)時(shí)，有導(dǎo)向框架的回轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)到逆流方向；auv在導(dǎo)向框架的引導(dǎo)下向下坐落到回轉(zhuǎn)平臺(tái)上；安裝有第一夾緊裝置的回轉(zhuǎn)平臺(tái)將auv帶到已經(jīng)升起的搬運(yùn)平臺(tái)上，搬運(yùn)平臺(tái)上第一夾緊裝置和緊鎖裝置夾緊并緊鎖auv，回轉(zhuǎn)平臺(tái)上第一夾緊裝置松開(kāi)auv，搬運(yùn)平臺(tái)開(kāi)始下降，然后回轉(zhuǎn)平臺(tái)回歸原位為auv向下搬運(yùn)騰出空間且等待下一臺(tái)auv的坐落；同時(shí)回轉(zhuǎn)搬運(yùn)模塊中有空位的水平板轉(zhuǎn)到合適的位置準(zhǔn)備接納已經(jīng)降下的搬運(yùn)平臺(tái)上的auv，水平板上第三夾緊裝置對(duì)auv進(jìn)行抓取，auv到達(dá)水平板上；當(dāng)回轉(zhuǎn)搬運(yùn)模塊迎來(lái)下一臺(tái)auv，多分支轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，將其他有空位的水平板轉(zhuǎn)到合適的位置準(zhǔn)備接納auv。

11、進(jìn)一步地，當(dāng)auv向下到達(dá)水平板上時(shí)，抓取auv進(jìn)行充電和信息交換；auv充電完成時(shí)，控制充電及信息交換裝置斷電，回轉(zhuǎn)搬運(yùn)模塊將auv轉(zhuǎn)到上方位置；由于auv在轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)時(shí)刻處于水平，所以當(dāng)auv到達(dá)最上方的倉(cāng)位時(shí)，松開(kāi)對(duì)auv的固定，auv可以在推進(jìn)器的作用下離開(kāi)對(duì)接裝置執(zhí)行任務(wù)。

12、有益效果在于：

13、1、本發(fā)明將裝置的對(duì)接部分和轉(zhuǎn)運(yùn)部分分離開(kāi)來(lái)單獨(dú)設(shè)計(jì)，相較于對(duì)接部分與轉(zhuǎn)運(yùn)部分融為一體的裝置，該裝置對(duì)接部分和轉(zhuǎn)運(yùn)部分分離式的設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于當(dāng)裝置需要對(duì)接auv時(shí)，為了保證迎流對(duì)接需要對(duì)對(duì)接裝置進(jìn)行方位調(diào)整，而對(duì)接部分與轉(zhuǎn)運(yùn)部分分離時(shí)，只需要將對(duì)接裝置的方位進(jìn)行調(diào)整，無(wú)論是海流影響還是裝置本身體積產(chǎn)生的阻力都大大降低，在對(duì)裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的難度也大大降低，有利于對(duì)接裝置在水下的長(zhǎng)久運(yùn)行。

14、2、本發(fā)明采用可保持自水平的回轉(zhuǎn)搬運(yùn)機(jī)構(gòu)，該搬運(yùn)機(jī)構(gòu)可以同時(shí)搬運(yùn)多臺(tái)auv，并且只需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)源就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)，在此之上該搬運(yùn)機(jī)構(gòu)在對(duì)auv進(jìn)行搬運(yùn)的同時(shí)還可以保證auv時(shí)刻處于水平，由于auv身上一般都掛有設(shè)備如果auv的姿態(tài)發(fā)生變化auv出倉(cāng)極易造成與艙體產(chǎn)生磕碰，并且不利于auv出倉(cāng)后的姿態(tài)。

15、3、本發(fā)明采用的磁吸式充電及信息交互裝置，該裝置相較于以往的充電設(shè)備具有兼容性好、充電對(duì)接難度低、裝置簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。只需要提前調(diào)整好auv的軸向位置，當(dāng)auv到達(dá)相應(yīng)位置時(shí)只需要將充電裝置通電此時(shí)連接有電纜的磁吸板就可以吸附于auv的相應(yīng)位置進(jìn)行充電，而當(dāng)auv充電完成時(shí)只需要將此裝置斷電，此時(shí)磁吸板失去磁性便在拉簧的作用下拉回原來(lái)的位置。

16、4、本發(fā)明采用的具有鎖緊裝置和夾緊裝置的垂直搬運(yùn)平臺(tái)，在對(duì)平臺(tái)進(jìn)行垂直搬運(yùn)時(shí)剪叉式的搬運(yùn)機(jī)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單而且維修方便。在對(duì)auv進(jìn)行垂直搬運(yùn)時(shí)只靠一個(gè)固定v型塊上的夾緊裝置對(duì)auv進(jìn)行夾緊具有不穩(wěn)定性，因此該發(fā)明在剪叉式垂直搬運(yùn)平臺(tái)上加裝一套鎖緊裝置，在夾緊裝置和鎖緊裝置的共同作用下可以保證auv在垂直搬運(yùn)時(shí)的穩(wěn)定性。