一种通用式无人潜水器回收装置及回收方法与流程

本发明涉及水下机器人回收技术领域，具体涉及一种通用式无人潜水器回收装置及回收方法。

背景技术：

随着科学技术的发展，对海洋资源的探索越来越多，无人潜水器作为主要的探索工具，在完成作业后需要进行回收采集数据，但海洋环境复杂多变，特别是恶劣海况下，无人潜水器的回收变得十分困难。

现有的回收方式主要有两种，第一种是工作人员乘坐小艇靠近无人潜水器，进行人工辅助起吊装置对接，完成回收，该回收方式受风浪影响较大，而且海况差时危险系数高，很容易对工作人员和设备造成伤害；第二种是采用浮船坞和升降平台进行水下对接回收，该回收方式能减小风浪的影响，但小型浮船坞抗风浪能力弱，大型浮船坞造价高，需专门支持的母船，回收使用费昂贵，不适合普及使用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种通用式无人潜水器回收装置及回收方法，能够解决目前无人潜水器布放和回收作业高危险性的问题，能应用在大多数海况下，工作人员在母船上即可完成对多种类型的无人潜水器的布放与回收。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：包括笼体和顶部横梁；所述顶部横梁具有侧边横梁和中间横梁，侧边横梁和中间横梁间通过连接梁连接，所述中间横梁上安装有第一吊耳、第二吊耳和导缆滑轮，第一吊耳和第二吊耳对称设置，中间横梁与侧边横梁中间设有连接板，连接板上安装拆卸式摄像头储缆盒，顶部横梁的底部设有凸出的固定柱；

所述笼体的顶部设有与顶部横梁底部的固定柱相对应的固定槽，固定柱和固定槽通过锁紧螺栓固定，顶部横梁与笼体固定联接组成回收吊笼；

所述笼体的两端分别设有前栅栏和后栅栏，前栅栏高度低，笼体入口两侧的立杆中部对称安装有左目摄像头和右目摄像头，笼体入口处顶部横杆的中部安装有顶部摄像头，左目摄像头、右目摄像头、顶部摄像头的缆线引入摄像头储缆盒中，组成视频信号采集模块；

所述顶部横梁的中间横梁的底部开设有t型槽，t型槽内滑动连接有球铰结构，顶部横梁通过球铰结构与喉箍连接，所述球铰结构包括第一滑动螺栓、第二滑动螺栓、第一球铰、第二球铰，t型槽上具有供第一滑动螺栓和第二滑动螺栓嵌入的第一螺栓进出凹槽和第二螺栓进出凹槽，第一滑动螺栓、第二滑动螺栓在t型槽内滑动，并通过螺母锁紧，第一滑动螺栓与第一球铰、第二滑动螺栓与第二球铰通过连接块连接，第一球铰与第二球铰具有被动阻尼，第一球铰与第一喉箍通过螺栓连接，第二球铰与第二喉箍通过螺栓连接，螺栓连接在第一球铰与第二球铰的底部，第一喉箍与第二喉箍的顶部设有螺孔，螺栓通过螺孔与第一喉箍、第二喉箍连接，并通过防松螺母固定。

进一步的，所述笼体内侧设有橡胶层，笼体内底部安装有减震充气橡胶垫，笼体的立杆底部设有角座。

进一步的，所述第一喉箍和第二喉箍为环状结构，第一喉箍的一端连接有套环，且套环穿过第一喉箍的另一端组成环状结构，第二喉箍的一端连接有套环，且套环穿过第二喉箍的另一端组成环状结构。

进一步的，所述顶部横梁配设有布放杆，所述布放杆由多个带螺纹接头结构的空心杆连接组成，布放杆的端部采用卡爪结构，布放杆的中心设有缆绳，缆绳通过活动块与卡爪连接，所述活动块与卡爪的一端铰链接，卡爪的另一端与布放杆的端部铰链接，卡爪为v型结构，爪卡与布放杆端部的连接处设有弹簧。

采用上述结构后，本发明的优点在于：

1、本发明具有水面回收和水下回收两种工作模式，可根据不同的工作海况选择适合的工作模式，提高工作效率；

2、本发明可实现工作人员在母船上完成无人潜水器的布放与回收作业，解决无人潜水器布放和回收作业高危险性的问题；

3、本发明处于水下回收工作模式时，无人潜水器通过水下视觉摄像头系统辅助进入回收笼，提高回收过程的安全性、准确性，降低回收难度，提高工作效率；本发明处于水面回收工作模式时，构件结构简单，易于操作维护，回收时无需动力系统，喉箍在无人潜水器的重力下自动缩紧，固定住无人潜水器；

4、本发明具有适用范围广、通用性强、平衡性好的特点，根据需回收无人潜水器的长度与重心位置调整球铰结构在t型槽的位置，使顶部横梁在回收过程中处于水平状态；根据需回收无人潜水器的直径调整喉箍直径，通过喉箍完成回收。

附图说明

图1为本发明在水下回收工作模式时的示意图；

图2为本发明在水面回收工作模式时的示意图；

图3为本发明的顶部横梁侧视的一种状态示意图；

图4为本发明的顶部横梁侧视的另一种状态示意图；

图5为本发明第一喉箍和第二喉箍张开的结构示意图；

图6为本发明的布放杆的结构示意图；

图7为本发明的第一喉箍与顶部横梁的连接放大图；

图8为本发明的第一喉箍的结构示意图。

附图标记说明：1、顶部横梁；2、摄像头储缆盒；3、导缆滑轮；4、第一吊耳；5、第二吊耳；6、顶部摄像头；7、左目摄像头；8、右目摄像头；9、后栅栏；10、前栅栏；11、角座；12、减震充气橡胶垫；13、笼体；14、第一喉箍；15、第二喉箍；16、第一滑动螺栓；17、第二滑动螺栓；18、第一球铰；19、第二球铰；20、t型槽；21、第一螺栓进出凹槽；22、第二螺栓进出凹槽；23、布放杆；24、空心杆；25、卡爪。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明无人潜水器回收装置为无动力回收装置，有水下30米回收与水面回收两种工作模式。

如图1-图8所示，本具体实施方式采用如下技术方案：包括笼体13和顶部横梁1；顶部横梁1具有侧边横梁和中间横梁，侧边横梁和中间横梁间通过连接梁连接，中间横梁上安装有第一吊耳4、第二吊耳5和导缆滑轮3，第一吊耳4和第二吊耳5对称设置，吊耳为与母船绞车相连接的起吊装置，可通过起吊装置对顶部横梁1进行起吊，中间横梁与侧边横梁中间设有连接板，连接板上安装拆卸式摄像头储缆盒2，摄像头缆线引入摄像头储缆盒2整理后通过导缆滑轮3与绞车缆绳合并引出，也可在摄像头储缆盒2的内部设置电池组进行供电，内部供电时可通过蓝牙设备进行信号的传输，顶部横梁1的底部设有凸出的固定柱，笼体13的顶部设有与顶部横梁1底部的固定柱相对应的固定槽，固定柱和固定槽通过锁紧螺栓固定，笼体13与顶部横梁1可拆卸连接，可一起使用，也可分开单独使用顶部横梁1，顶部横梁1与笼体13固定联接组成回收吊笼，组成回收吊笼适用于水下回收，图1为水下30米回收工作模式；

笼体13的两端分别设有前栅栏10和后栅栏9，后侧栅栏9高度较高，挡住整个笼体13后端面，入口处前栅栏10高度较低，留出无人潜水器入口；笼体13入口两侧的立杆中部对称安装有左目摄像头7和右目摄像头8，笼体13入口处顶部横杆的中部安装有顶部摄像头6，左目摄像头7、右目摄像头8、顶部摄像头6的缆线引入摄像头储缆盒2中，组成视频信号采集模块，笼体13上的三个摄像头用于视频信号的采集，左目摄像头7、右目摄像头8为定焦距直筒型相机，组成双目视觉系统，实现对无人潜水器的定位并传输视频信号，顶部摄像头6为球机，用于判断auv是否完全进入笼体13内，可以进行下一步的回收，同时按照现有技术，顶部摄像头6也可设为旋转式，用于观察周围水下环境；

如图2、图7和图8所示为水面回收工作模式，顶部横梁1与笼体13脱离，仅通过顶部横梁1实现回收，可将摄像头储缆盒2从顶部横梁1拆除减轻重量，摄像头储缆盒2与顶部横梁1为常用的螺栓连接结构；顶部横梁1的中间横梁的底部开设有t型槽20，t型槽20内滑动连接有球铰结构，顶部横梁1通过球铰结构与喉箍连接，球铰结构包括第一滑动螺栓16、第二滑动螺栓17、第一球铰18、第二球铰19，t型槽20上具有供第一滑动螺栓16和第二滑动螺栓17嵌入的第一螺栓进出凹槽21和第二螺栓进出凹槽22，第一滑动螺栓16、第二滑动螺栓17在t型槽20内滑动，并通过螺母锁紧，可调节第一滑动螺栓16、第二滑动螺栓17之间的距离，如图3与图4所示，两滑动螺栓可在t型槽20滑动，根据需要回收的无人潜水器的长度与重心位置，调整到合适的位置后用螺母拧紧固定，第一滑动螺栓16与第一球铰18、第二滑动螺栓17与第二球铰19通过连接块连接，第一球铰18与第二球铰19具有被动阻尼，在不受力或受力小的情况下保持稳定，第一球铰18与第一喉箍14通过螺栓连接，第二球铰19与第二喉箍15通过螺栓连接，螺栓连接在第一球铰18与第二球铰19的底部，第一喉箍14与第二喉箍15的顶部设有螺孔，螺栓通过螺孔与第一喉箍14、第二喉箍15连接，并通过防松螺母固定；第一喉箍14和第二喉箍15为环状结构，第一喉箍14的一端连接有套环，且套环穿过第一喉箍14的另一端组成环状结构，第二喉箍15的一端连接有套环，且套环穿过第二喉箍15的另一端组成环状结构，第一喉箍14与第二喉箍15可根据需要回收的无人潜水器尺寸选取合适的长度。

笼体13内侧设有橡胶层，笼体13内底部安装有减震充气橡胶垫12，笼体13的立杆底部设有角座11。

如图6所示为专用布放杆，顶部横梁1配设有布放杆23，布放杆23由多个带螺纹接头结构的空心杆24连接组成，每节空心杆24为2-3米，通过螺纹接头结构可将空心杆24快速连接，总长根据需要可接长至15-20米，用碳纤维制作，布放杆23的端部采用卡爪25结构，布放杆23的中心设有缆绳，缆绳通过活动块与卡爪25连接，活动块与卡爪25的一端铰链接，卡爪25的另一端与布放杆23的端部铰链接，卡爪25为v型结构，爪卡25与布放杆23端部的连接处设有弹簧，拉动缆绳，卡爪25闭合，通过卡爪25可夹住喉箍套住无人潜水器，也可将喉箍从无人潜水器上取下，松开缆绳，弹簧结构使得卡爪25自动张开。

工作原理：当海况比较恶劣时，在风浪的影响下无人潜水器的回收工作很难进行，此时可采用水下30米回收工作模式：在无人潜水器完成任务后，工作人员遥控无人潜水器靠近母船，此时将笼体13和顶部横梁1组成的回收笼放至水下30米处，水流相对平稳，在无人潜水器靠近回收笼时，工作人员可通过左目摄像头7、右目摄像头8传输的视频看见无人潜水器，在双目视觉定位引导下，工作人员完成定位并通过遥控准确地将无人潜水器驶入回收笼，通过顶部摄像头6判断无人潜水器是否完全进入笼内，当无人潜水器完全进入回收笼后，无人潜水器失去动力，落在减震充气橡胶垫12上，绞车回收缆绳，完成无人潜水器的回收。

当海况良好时，风浪对无人潜水器的回收工作影响不大，此时可采用水面回收工作模式：在无人潜水器完成任务后，工作人员遥控无人潜水器靠近母船，根据即将回收的无人潜水器尺寸，将第一滑动螺栓16和第二滑动螺栓17调整至合适的位置，选择合适的喉箍，并将第一喉箍14和第二喉箍15张开，如图5所示，由于第一球铰18和第二球铰19的作用，第一喉箍14和第二喉箍15可张开固定，绞车将回收笼吊放至水面靠近无人潜水器，工作人员使用专用布放杆23将第一喉箍14和第二喉箍15转动合上，套住无人潜水器两端，绞车回收缆绳，在无人潜水器重力的作用下，第一喉箍14和第二喉箍15上的套环与沿着第一喉箍14和第二喉箍15的端部下滑，自动缩紧固定住无人潜水器，防止无人潜水器脱落。

本具体实施方式具有水面回收和水下回收两种工作模式，可根据不同的工作海况选择适合的工作模式，提高工作效率；可实现工作人员在母船上完成无人潜水器的布放与回收作业，解决无人潜水器布放和回收作业高危险性的问题；处于水下回收工作模式时，无人潜水器通过水下视觉摄像头系统辅助进入回收笼，提高回收过程的安全性、准确性，降低回收难度，提高工作效率；处于水面回收工作模式时，构件结构简单，易于操作维护，回收时无需动力系统，喉箍在无人潜水器的重力下自动缩紧，固定住无人潜水器；具有适用范围广、通用性强、平衡性好的特点，根据需回收无人潜水器的长度与重心位置调整球铰结构在t型槽的位置，使顶部横梁在回收过程中处于水平状态；根据需回收无人潜水器的直径调整喉箍直径，通过喉箍完成回收。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。