一种水下自动对接机构的制作方法

本实用新型涉及对有缆探测、监测设备的自动布放和回收的水下机器人技术领域，特别涉及一种水下自动对接机构。

背景技术：

近年来，由于海洋渔业捕捞、海洋交通运输、海洋矿产开发和海洋资源调查等重要海洋经济活动受海洋环境和海洋灾害的影响巨大，因此需要投放不同类型的测量设备，以获得准确的海洋、气象、资源等信息数据。随着国家对海洋，尤其是海洋测量领域的重视，未来将会有更多的水下探测、监测设备投入海洋。

目前水下有缆探测、监测设备的布放和回收是一项操作难点，现有技术中通常需要人员参与水下探测、监测设备的布放和回收，不仅耗费大量的时间和人力，而且作业效率低，同时，天气恶劣时还存在一定的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种水下自动对接机构，解决了布放和回收时，人为对接水下机器人与水下探测、监测设备的技术问题。

为了解决上述问题，本实用新型的技术方案是：

一种水下自动对接机构，包括用于对接的对接卡盘部件和对接头部件；

所述对接卡盘部件包括环形对接座板、两个卡接组件及驱动组件，所述对接头部件包括对接槽部，两个所述的卡接组件对称地设于所述环形对接座板上，所述驱动组件设于环形对接座板上；

驱动组件控制一个卡接组件，使两个卡接组件共同向中心运动或向外运动，从而使对接卡盘部件从所述对接槽部处抱紧或松开对接头部件。

进一步的，两个卡接组件首尾相连，形成两个铰接处；所述对接卡盘部件还包括设于环形对接座板上的滑槽，所述滑槽对所述铰接处进行导向。

进一步的，所述卡接组件包括对接板、导向槽及连杆；所述导向槽设于环形对接座板上，所述对接板的两端各与一个导向槽滑动连接，所述连杆的一端铰接于对接板的端部，另一端与另一卡接组件中的连杆铰接并形成所述铰接处；所述驱动组件通过驱动对接板控制其所对应的卡接组件。

进一步的，所述驱动组件包括电机、前密封套、后密封壳以及伸缩杆；所述后密封壳设于环形对接座板上，所述前密封套与后密封壳密封连接，所述电机置于所述后密封壳内，所述伸缩杆与前密封套动密封套密封连接，所述伸缩杆的两端分别连接电机的输出端和卡接组件。

进一步的，所述驱动组件还包括伸缩杆固定架和设于所述伸缩杆固定架上的滚轮，所述卡接组件通过伸缩杆固定架连接随伸缩杆。

进一步的，所述驱动组件还包括设置在环形对接座板上的第一感应开关和第二感应开关；

对接时，所述第一感应开关探测到对接头部件后控制所述电机动作，所述第二感应开关探测到卡接组件和卡接槽部连接到位后控制电机停止动作。

进一步的，所述对接卡盘部件还包括设于环形对接座板上的防撞柱，所述第一感应开关设于所述防撞柱内。

进一步的，所述对接头部件包括蘑菇头和设于所述蘑菇头上的缆绳固定盘，所述蘑菇头包括所述对接槽部。

进一步的，所述蘑菇头还包括锥台部，所述对接卡盘部件还包括设于环形对接座板上的导向块，对接时，通过所述导向块在所述锥台部上滑动对对接卡盘部件进行导向。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供的水下自动对接机构结构紧凑、布局合理。对接时，缆绳拉动对接头部件至对接卡盘部件内，第一感应开关感应到对接头部件到位后，电机驱动对接板闭合，当第二感应开关感应到对接板运动到位后，对接运动结束；松开时，电机反转，驱动对接饭张开以松开对接头；从而自动高效、可靠地实现了水下自动对接与松开。

2、本实用新型中，蘑菇头与导向块能有效的防止由于对接头与对接卡盘的相对位置偏差而导致的对接失败，防撞柱的设置提高了系统的安全性。

3、在对接时，本实用新型可实现全自动，不需要人员干预，从而节约人员成本。

4、本实用新型中驱动组件中的传感开关可探测到对接卡盘部件和对接头部件的相对位置，从而实现驱动组件的自动控制，从而进一步提高了自动对接机构的自动化程度。

附图说明

图1为本实用新型水下自动对接机构的总体示意图；

图2为本实用新型的对接卡盘部件的俯视图；

图3为本实用新型的对接卡盘部件的仰视图；

图4为图2中A-A剖面图；

图5为图2中B-B剖面图；

图6为图2中I的放大图；

图7为本实用新型驱动部件的剖面示意图。

其中，1、对接卡盘部件，101、第一卡接组件，101-1、对接板，101-2、导向槽，101-3、母连杆，102、第二卡接组件，102-1、公连杆，103、驱动组件，103-1、后密封壳，103-2、电机，103-3、伸缩杆，103-4、前密封套，103-5、导向环，103-6、密封圈，103-7、拉杆封，103-8、密封板，103-9、水密接插件，103-10、过渡板，103-11、伸缩杆固定架，103-12、滚轮，103-13、第一感应开关，103-14、第二感应开关，103-15、第一感应板，103-16、第二感应板，104、环形对接座板，105、滑槽，106、导向块，107、防撞柱，2、对接头部件，201、蘑菇头，201-1、锥台部，201-2、对接槽部，202、缆绳固定盘。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例加以详细说明。

如图1-7所示，一种水下自动对接机构，包括对接卡盘部件1和对接头部件2，通过对接卡盘部件1抱紧或松开对接头部件2实现对水下探测、监测设备的对接或放开。对接卡盘部件1设置在水面浮标、船舶、中继器底部等水面单元上，对接头部件2设置在水下探测、监测设备上。其中，对接卡盘部件1包括环形对接座板104、两个卡接组件及驱动组件103，对接头部件2包括对接槽部201-2；两个卡接组件和驱动组件103安装在环形对接座板104上，两个卡接组件对称设置并成可动连接关系，为了便于清晰地表述本申请，令其分别为第一卡接组件101和第二卡接组件102；驱动组件103与第一卡接组件101连接；对接时，驱动组件103控制第一卡接组件101，使两个卡接组件同时向中心运动，直至从对接槽部201-2处抱紧对接头部件2；松开时，驱动组件103控制第一卡接组件101，使两个卡接组件同时向外运动，直至松开对接头部件2。

本申请通过一个驱动组件103使两个卡接组件抱紧或松开对接头部件2，实现对接卡盘部件1和对接头部件2的对接或松开，不需要手动对接或者松开，从而提高了对接的自动化程度。

具体的，两个卡接组件首尾相连，形成两个铰接处；对接卡盘部件1还包括设于环形对接座板104上的滑槽105，滑槽105与铰接处一一对应，用于对铰接处导向。对接时，驱动组件103驱动第一卡接组件101向中心运动，此时，两个组件形成的铰接处顺着滑槽105直线运动，从而使第二卡接组件102也向中心运动。松开时工作原理相同，本申请不在此赘述。本申请通过铰接处和滑槽105配合工作，实现了一个驱动组件103控制两个卡接组件的效果，因而两个卡接组件始终同步，从而保证对接精度，便于优化整体结构。

如图1和图2所示，两个卡接组件均包括对接板101-1、导向槽101-2及连杆。导向槽101-2可拆卸地设于环形对接座板104上，用于对对接板101-1进行导向；对接板101-1的两端各与一个导向槽101-2滑动连接，驱动组件103与第一卡接组件101的对接板连接；连杆的一端铰接于对接板的端部，另一端与另一卡接组件中的连杆铰接并形成上述的铰接处。本实施例中，为了便于表述，令第一卡接组件101中的连杆为母连杆101-3，第二卡接组件102中的连杆为公连杆102-1，两者在铰接处成枢接关系，母连杆101-3与公连杆102-1的区别在于：在上述铰接处中，母连杆101-3上包括有通槽和开孔板，其中，开孔板位于通槽的两侧；而公连杆102-1上仅开有枢接孔；连接时，公连杆102-1插入通槽中，用一轴类连接件穿过开孔板和枢接孔，然后轴类连接件的两端通过开口销等零件进行限位。当驱动组件103驱动第一卡接组件101中的对接板时，该对接板的两端在导向槽101-2中滑动，两个母连杆101-3通过铰接处带动公连杆102-1一起顺着滑槽105进行滑动，从而带动第二卡接组件102的对接板在其对应的导向槽101-2中运动。当然，在其它实施例中，第一卡接组件101中的连杆为公连杆，第二卡接组件102中的连杆为母连杆的工况也在本申请的保护范围之内。

具体的，如图7所示，驱动组件103包括电机103-2、前密封套103-4、后密封壳103-1以及伸缩杆103-3。后密封壳103-1设于环形对接座板104上，前密封套103-4的开口端和后密封壳103-1的开口端密封连接，用于使电机103-2等用电元件处于密封状态，从而保证电机103-2在水下的稳定运行；电机103-2设置后密封壳103-1内，与前密封套103-4之间放置一有过渡板103-10，便于安装，电机103-2用作动力元件，通过正反转实现对卡接组件的控制；伸缩杆103-3的一端套接在电机103-2的输出轴上，另一端穿过前密封套103-4后连接卡接组件，用于将电机103-2的作用力传递给卡接组件。

本实施例对驱动组件103作了进一步细化。前密封套103-4和后密封壳103-1的连接处设置有密封圈103-6，从而进一步保证密封效果；前密封套103-4的内圈与伸缩杆103-3之间设置一拉杆封103-7，从而保证两者之间的密封性；前密封套103-4的端面通过紧固件连接一密封板103-8，密封板103-8与拉杆封103-7共同作用，加强了前密封套103-4和伸缩杆103-3之间的密封性。伸缩杆103-3与电机103-2采用螺纹连接，以将电机103-2的旋转运动转化成对接板101-1的直线运动。

进一步的，如图4所示，驱动组件103还包括伸缩杆固定架103-11和滚轮103-12，伸缩杆固定架103-11设于卡接组件上，用于连接伸缩杆103-3与卡接组件；滚轮103-12与伸缩杆固定架103-11可转动地连接，运动时，卡接组件通过滚轮103-12与环形对接座板104成滚动连接关系，从而在保证第一卡接组件101中对接板101-1的中部有受力支撑的同时最大化降低摩擦损耗。本实施例中，伸缩杆固定架103-11安装在第一卡接组件101中的对接板上，伸缩杆103-3从伸缩杆固定架103-11的中间穿过，并通过销轴与其连接，伸缩杆103-3作直线运动时，该对接板101-1通过伸缩杆固定架103-11随伸缩杆103-3一起运动。前密封套103-4中还设置有导向环103-5，用于对伸缩杆103-3进行导向。另外，本实施例中，驱动组件103还包括水密接插件103-9及导向环103-5，电源和电信号通过水密接插件103-9连入后密封壳103-1内部。

为了进一步实现驱动组件103的自动控制，驱动组件103还包括第一感应开关103-13、第二感应开关103-14、第一感应板103-15及第二感应板103-16。对接时，当对接卡盘部件运动到对接头部件的合适位置后，第一感应开关103-13探测到第一感应板103-15，并控制电机103-2动作；对接或松开到位，第二感应开关103-14探测到卡接组件和卡接槽部连接到位或松开后，向控制电机103-2发送停止动作的指令。在一个本实施例中，第一感应板103-15安装在对接槽部201-2的下端面上，第二感应板103-16安装在对接板上；第一、第二感应开关103-14设置在环形对接座板104上，其中，第一感应开关103-13朝下安装，当其探测到第一感应板103-15时向电机103-2发送动作指令，开始对接动作；第二感应开关103-14朝向环形对接座板104中心的位置安装，如图6所示，当其探测到卡接组件对接到位或者松开到位时向电机103-2发送停止动作的指令。

考虑到第一感应板103-15与环形对接座板104对接时会产生碰撞，为了缓冲该碰撞，本实施例在环形对接座板104下端面设置有一组防撞柱107，如图3所示。另外，考虑到布置的合理性，本实施例中将第一感应开关103-13安装在一个防撞柱107处，如图5所示。

具体的，对接头部件2包括蘑菇头201和设于蘑菇头201上的缆绳固定盘202，蘑菇头201包括上述的对接槽部201-2，本实施例中，上述第一感应板103-15连接在蘑菇头201的下端面上。蘑菇头201与对接卡盘部件1对接后，通过固定在缆绳固定盘202上的缆绳将水下探测、监测设备拉上去。

进一步的，如图1所示，蘑菇头201还包括成椎台状的锥台部201-1，主要是便于对接时对环形对接座板104进行导向，在机构上，锥台部201-1与对接槽部201-2可以一体成型，既便于加工，又不影响蘑菇头201的整体强度和刚度，也可以是可拆卸地连接的两个零件，便于后期维护；对接卡盘部件1还包括对称地设于环形对接座板104上的导向块106；对接时，对接卡盘部件1与对接头部件2可能存在偏差，此时导向块106在锥台部201-1上滑动直至对接卡盘部件1运动至蘑菇头201的底部。

以上公开的仅为本申请的部分具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。