一种小型回转体型AUV自主收放装置的制作方法

本发明属于auv释放回收领域，具体涉及一种小型回转体型auv自主收放装置。

背景技术：

地球表面约有71％的面积被海洋覆盖，探索海洋的未知领域、更有效利用海洋中所有的资源、加强海洋领域安全、维护国家海洋领域的合法权益等需求对水下航行器的性能提出了很高的要求。考虑到潜航员人身安全、潜航成本等问题，无人水下航行器(unmannedunderwatervehicle,uuv)占据了航行器发展的主导地位。uuv可分为自主水下航行器(autonomousunderwatervehicle,auv)和有缆水下航行器(remoteoperatevehicle,rov)。其中auv可以无需人员控制，通过预先设置好的程序独立航行，作业范围更加广泛。

受到电池能源的限制，auv在进行水下作业一段时间就需要对其进行回收、补充能源、信息读取、新任务下载以及为下一次释放进行准备等工作。传统对auv进行收放的装置包括杆式、箱式、导向罩式等，其中导向罩式回收装置由于结构简单、成本较低且不易发生故障应用的最为广泛。但是传统的导向罩式回收装置在进行释放动作的过程中由于受到海流影响易发生倒车并且工作效率不高，本发明基于传统的导向罩式回收装置，对其进行改进，提出一种导向罩与电机驱动的机械手结合的下降式auv自主收放装置。

技术实现要素：

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种小型回转体型auv自主收放装置，由导向罩进行水下对接回收，机械手完成对于auv的释放，可以有效地防止在进行auv回收释放的过程中发生倒车。

本发明的技术方案是：一种小型回转体型auv自主收放装置，其特征在于：包括导向罩1、衔接管2、机械手5、总控台4、安装架3和弹性防撞板7，安装架3用于支撑整个装置，衔接管2和弹性防撞板7同轴固定于安装架3的两端，总控台4设置于安装架3的顶端，导向罩1同轴安装于衔接管2的外端口；多个机械手5沿安装架3的长度方向均布，用于auv的夹紧固定；其中机械手5、衔接管2和导向罩1组成auv回收管；

所述机械手5包括固定柱8、支撑杆9、伸缩杆10、基本臂11、活动臂12、电机13，支撑杆9通过固定柱8平行固定于安装架3的正下方；支撑杆9由两个子杆插接组成，在插接处设置有伸缩杆10，通过伸缩杆10调节支撑杆9的长度，进一步调节auv回收管内的空间；两个基本臂11平行设置并铰接于支撑杆9的两端，其下端分别与一个活动臂12铰接；基本臂11与活动臂12的铰接处设置有电机13，用于控制活动臂12的转动实现auv的夹紧或释放；两个活动臂12为位于同一圆周面内的两个圆弧板；

所述总控台4包括主控制模块14和电源模块15，主控制模块14用于发出控制指令，电源模块15为主控制模块14、伸缩杆10和电机13供电。

本发明的进一步技术方案是：所述导向罩1为喇叭状结构，其大径端朝向外侧，用于auv回收时的导向，其小径端与圆管结构的衔接管2同轴固定连接。

本发明的进一步技术方案是：所述弹性防撞板7为圆形板状结构，用于auv进入收放装置后的限位。

本发明的进一步技术方案是：所述机械手5的固定柱8通过焊接与安装架3固定连接。

本发明的进一步技术方案是：所述活动臂12内壁半径小于待回收auv外径，并在其内壁固定有弹性缓冲垫，通过弹性变形和摩擦对auv进行定位，同时能够保护auv的外壳。

本发明的进一步技术方案是：所述支撑杆9的一个子杆的插接端面设置有t型凸台20，另一个子杆的插接端面设置有t型凹槽21，t型凸台20和t型凹槽21相互配合安装，t型凸台20能够随伸缩杆10的伸缩沿t型凹槽21滑动。

本发明的进一步技术方案是：所述伸缩杆10的两端分别通过定位片安装于支撑杆9的插接处；伸缩杆10包括内杆16、弹簧17、电磁线圈18、外杆19，外杆19为中空的管状结构，内杆16、弹簧17、电磁线圈18依次同轴安装于外杆19内；当电磁线圈18通电时产生电磁力使弹簧17伸长，内杆16在弹力作用下沿轴向移动，同时推动支撑杆9的一个子杆产生轴向位移；当电磁线圈18断电时，电磁力消失，弹簧17回弹并将与其连接的内杆16拉回初始位置，同时支撑杆9随内杆16的收回而归位，t型凸台与t型凹槽卡紧，完成定位。

有益效果

本发明的有益效果在于：本发明提出的一种适用于小型回转体auv的收放装置，由总控台4、安装架3、机械手5、导向罩1、衔接管2组成，机械手5采取电机驱动。总控台通过控制电磁伸缩杆10与电机13来实现机械手5的运动，从而完成对于auv的回收、释放操作。机械手的结构简单，整体尺寸较小，具有良好的固定能力且有较高的安全性。通过电机控制的机械手可以自由开合，灵活度高，有较大的操作空间，可以在收放装置打开后使auv以任意姿态角被释放，尽快进入工作状态，提高效率的同时可以有效的防止倒车。

附图说明

图1为本发明下降式auv收放装置的整体示意图与仰视图；

图2为本发明下降式auv收放装置机械手的结构示意图；

图3为伸缩杆内部结构示意图(弹簧收缩状态)；

图4为伸缩杆内部示意图(弹簧伸长状态)；

图5为本auv收放装置支撑杆结构示意图；

图6为总控台内部结构示意图；

图7为本发明下降式auv收放装置装配auv的布放示意图1；

图8为本发明下降式auv收放装置装配auv的布放示意图2；

图9为本发明下降式auv收放装置装配auv的布放示意图3；

附图标记说明：1-导向罩，2-衔接管，3-安装架，4-总控台，5-机械手，6-auv，7-弹性防撞板，8-固定柱，9-支撑杆，10-伸缩杆，11-基本臂，12-活动臂，13-电机，14-主控制模块，15-电源模块，16-伸缩杆内杆，17-弹簧，18-电磁线圈，19-伸缩杆外杆，20-t型凸台，21-t型凹槽。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明一种小型回转体型auv自主收放装置，包括导向罩1、衔接管2、机械手5、总控台4、安装架3、弹性防撞板7。如图1所示，四个机械手5等间距焊接排列在总控台4下，通过固定柱8将安装架3固定焊接在机械手5的支撑杆9上，两端分别固定衔接管2与弹性防撞板7，使弹性防撞板7位于回收管头部，导向罩1内圆环与衔接管2固定在一起。机械手5、衔接管2、导向罩1，组成完整的auv回收管。

如图6所示，总控台4负责控制机械手5中的关节活动与伸缩杆10的运动，由主控制模块14和电源模块15组成。主控制模块14负责发出控制指令，电源模块15为主控制模块14、伸缩杆10、电机13供电。

如图2-图5所示，机械手5是由固定柱8、支撑杆9、伸缩杆10、基本臂11、活动臂12、电机13组成。支撑杆9由两个子杆拼接组成，相互配合的t型凸台20与t型凹槽21分别位于支撑杆9两段子杆的连接处，使支撑杆9可以随伸缩杆10的拉长而伸长，增大回收管内空间，为释放auv或auv进管做准备，当伸缩杆10收紧时支撑杆9归位，t型凸台20与t型凹槽21收拢，t型可以有效约束支撑杆9的移动，使其只可以进行轴向位移，t型凸台与t型凹槽卡紧后下方两个活动臂12间的空间减小，起到定位auv的作用。伸缩杆10与四个焊接在支撑杆9上的环形定位片通过铰链连接固定在一起，其中伸缩杆10由内杆16、弹簧17、电磁线圈18、外杆19构成，内杆16、弹簧17、电磁线圈18固定连接在同一条直线上。伸缩杆10的运动为电磁控制，当电磁线圈18通电时产生电磁力使弹簧17伸长，内杆16被推开，同时带动支撑杆9的一端产生轴向位移；当电磁线圈18断电时，电磁力消失，弹簧17把内杆16拉回原位，支撑杆9随内杆16的收回而归位，t型凸台与t型凹槽卡紧，完成定位。基本臂11用于连接固定支撑杆9与活动臂12。活动臂12为圆形板状结构，内壁固定有弹性缓冲垫，活动臂12内壁半径小于待回收auv外径，通过弹性变形与摩擦对auv进行定位，同时可以对auv的外壳起到保护作用。

固定柱8与支撑杆9焊接在一起，基本臂11与活动臂12、基本臂11与支撑杆9的旋转关节处为铰链连接固定，电机13位于基本臂与活动臂铰接处，用于控制活动臂12的转动。

本发明的结构原理如下：

参考图1～图6，本实例auv收放装置由auv6、总控台4、安装架3、机械手5与导向罩1、衔接管2组成。总控台为机械手的运动控制系统，包含了主控制模块14，电源模块15，主控制模块14为运动控制系统的核心，主要完成控制信号的输出，电源模块为控制模块14、电磁线圈18、电机13供电。安装架3与总控台4固定在一起，机械手5等间距布置于安装架3上，防撞板7位于auv头部，用于在回收auv阶段对auv的头部进行保护，喇叭口状的导向罩1用于回收阶段回收auv，衔接管2在auv进入回收管的初始阶段矫正auv的方向，使其可以安全准确的进入回收管。

本发明的实施有两种模式：auv释放模式与auv回收模式。

auv释放过程

如图7所示，进入释放auv的状态时，总控台4发出释放信号，控制伸缩杆10运动的电磁线圈18通电，弹簧17伸长将内杆16推开，带动支撑杆9的一端产生轴向位移，下方活动臂12之间的的空间增大，同时电机13启动，带动活动臂12向下转动，将auv推出回收管，此过程结束后机械手彻底张开完成对于auv的释放，之后auv可以依靠自身的航行控制系统自主航行。当auv完全离开回收管之后，控制系统控制电机使活动臂12向上旋转恢复初始状态，电磁线圈18断电，支撑杆9收拢，t型凸台与t型凹槽卡紧，使支撑杆9不会随外部影响轻易打开，自此完成auv的释放工作。与传统的导向罩式释放装置、笼式auv释放回收装置等相比，本装置可以允许auv在机械手5完全张开后，以任意姿态角离开回收管。

auv回收过程

如图8所示，当释放与回收auv装置准备进行回收工作时，auv收放装置进入等待回收状态，auv通过传感器信号寻找回收管位置，以一定的姿态和航行速度进入指定空间区域。

当总控台4感应到auv接近回收管后，发出回收指令，电磁线圈18通电使弹簧17伸长，内杆16被推开带动支撑杆9产生轴向位移，增大活动臂12之间的空间，为auv顺利进管做准备。auv经过姿态调整后，在auv自身动力作用下，沿着喇叭口型导向罩1的弧形快速进入到回收管，经衔接管2处调整进管方向和进管位置。

如图9所示，当auv完全进管后，电磁线圈18断电，弹簧17将内杆16拉回原位，带动支撑杆9收拢，t型定位装置卡紧，缩小活动臂12间的距离进一步夹紧auv，完成定位、支撑，就此完成对于auv的回收工作，auv头部导航系统确认位置后停止自身动力输出，回收完成。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。