一种水下机器人用可折叠回收装置的制作方法

本发明属于海洋机器人回收领域，具体地说是一种水下机器人用可折叠回收装置。

背景技术：

各类型海洋机器人无论是种类还是数量都达到了前所未有的规模，包括rov(遥控水下机器人)、auv(自治水下机器人)、arv(自主遥控)、滑翔机等。各类海洋机器人都是科研人员花费大量的人力物力财力研发的高精尖设备，在海洋探测工作完成后能够安全回收显得尤为重要。目前，海洋机器人的回收主要有以下几种方式：

(1)打捞杆、打捞环及尼龙绳的组合回收方式：此方式回收设备需要海况三级以下，并且需要母船与人员高度配合，在打捞环套住设备之后需要靠人力或者吊车、绞车配合完成回收，投入人员多，风险系数高；除此之外，此方式回收设备受设备本身的外形结构影响很大，不具备通用性。

(2)母船下小艇靠人力回收设备：此方式是在海况极端恶劣情况下不得不采用的回收方式，母船靠近回收会对设备造成撞击，不回收会造成资产的损失，甚至在某些敏感区域会造成政治外交问题；此方式对实验人员的综合素质要求极高，风险等级不言而喻。

(3)夹持回收装置：此夹持回收装置需要液压系统配合，这样对于回收的母船来说就有了更多的限制要求，使用成本高；并且，海上高盐高湿的环境对液压系统的可靠性要求极高，一旦某个环节出现问题，就意味着回收的失败，损失无法估量；除此之外，此方式回收受设备本身的外形尺寸及结构影响很大，不具备通用性。

目前，现有的回收方案在实际使用中暴露出很多弊端，并且存在局限性。

技术实现要素：

为了解决现有海洋科考船上科考设备回收不易、人员作业危险系数大、船舶干舷高、海况恶劣等问题，本发明的目的在于提供一种水下机器人用可折叠回收装置。该回收装置适用于小型水下机器人的回收，各功能部件之间相互配合，收放简单自如。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括编织网及安装于该编织网开口端的可折叠框架，其中可折叠框架为多边形，多边形的每个顶点处均设有弯头，所述多边形的每条边结构相同，每条边的两端分别与相邻的两弯头铰接；所述多边形的每条边均包括连接头、连接管、带套管侧连接管连接头、固定套管、连接绳及无套管侧连接管连接头，该带套管侧连接管连接头的一端与一个所述连接管的一端连接，该连接管的另一端与一个连接头的一端相连，该连接头的另一端与所述弯头铰接；所述无套管侧连接管连接头的一端与另一个连接管的一端连接，该另一个连接管的另一端与另一个连接头的一端相连，所述另一个连接头的另一端与相邻的另一个弯头铰接；所述带套管侧连接管连接头的另一端与无套管侧连接管连接头的另一端通过连接绳实现柔性连接，所述带套管侧连接管连接头上套设有可相对移动的固定套管，该固定套管移动至所述无套管侧连接管连接头插入后，与该无套管侧连接管连接头固接，进而实现所述带套管侧连接管连接头的另一端与无套管侧连接管连接头的另一端刚性连接；所述多边形的每条边分别与编织网的开口端相连。

其中：所述弯头的内侧设有供连接头插入的凹槽，该凹槽的两端均开有与所述连接头铰接的连接孔a，所述弯头上还开有起吊孔。

所述弯头与连接头通过螺栓连接，该连接头在所述凹槽内以螺栓为中心进行90°回转运动，实现折叠。

所述连接头的一端为柱体，另一端为扁块，该扁块上开设有与所述弯头铰接的连接孔b；所述柱体为阶梯轴，在该柱体的变径处设有与所述连接管另一端焊接的坡口a。

所述连接管为中空管状结构，两端均设有用于与所述连接头及带套管侧连接管连接头焊接的坡口b。

所述带套管侧连接管连接头沿轴向分别设有用于限定固定套管移动范围并将固定套管固定的卡簧槽及凸起，所述带套管侧连接管连接头的一端设有用于与连接管焊接的坡口c，另一端开设有用于与所述连接绳螺纹连接的螺纹孔a。

所述固定套管为中空管状结构，其上设有用于与所述无套管侧连接管连接头固定的开口，该开口由靠近无套管侧连接管连接头的一端端部开始，先沿轴向开设、再沿径向开设、最后沿轴向反向开设。

所述无套管侧连接管连接头的一端设有用于与连接管焊接的坡口d，另一端开设有用于与所述连接绳螺纹连接的螺纹孔c，该无套管侧连接管连接头上开设有用于与所述固定套管固定的螺纹孔b。

所述多边形的每条边上均设有用于与编织网相连的套环。所述多边形为正多边形，优选为正方形。

本发明的优点与积极效果为：

1.可折叠：本发明中的框架采用可折叠的机械结构，回收装置的可折叠框架展开后为边长3000mm的正方形结构，折叠后为直径400mm，高1600mm的圆柱体结构，便于运输存放。

2.操作简单：本发明的折叠与展开动作仅需操作一个部件“固定套管”即可完成，对于使用者来说，回收装置操作简单，容易接受学习。

3.成本低：本发明中的金属结构采用316的材料制作加工，零件加工所需的工序简单，并且最大限度设计利用通用零件，减少零件种类，制作成本低；本发明中的易坏结构为编织网，此编织网易修复，后期使用维护成本低；本发明在工作时投入的人力物力低，降低使用成本。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明编织网的结构示意图；

图3a为本发明带套管侧连接管连接头、固定套管、连接绳及无套管侧连接管连接头由柔性连接转刚性连接的结构示意图；

图3b为本发明带套管侧连接管连接头、固定套管、连接绳及无套管侧连接管连接头由柔性连接转刚性连接后的结构示意图；

图4为本发明弯头与连接头处的局部放大图；

图5a为本发明弯头的立体结构示意图；

图5b为本发明弯头的主视剖视图；

图5c为图5b的右视图；

图6a为本发明连接头的立体结构示意图；

图6b为本发明连接头的结构主视图；

图6c为图6b的a—a剖视图；

图7为本发明连接管的结构剖视图；

图8a为本发明带套管侧连接管连接头的结构剖视图；

图8b为图8a中b处的局部放大图；

图9a为本发明固定套管的立体结构示意图；

图9b为本发明固定套管的结构主视图；

图9c为图9b的c—c剖视图；

图9d为图9b的俯视图；

图10为本发明无套管侧连接管连接头的结构剖视图；

其中：1为弯头，101为连接孔a，102为起吊孔，103为凹槽，104为斜面；2为连接头，201为扁块，202为连接孔b，203为坡口a，204为柱体；3为连接管，301为坡口b；4为带套管侧连接管连接头，401为螺纹孔a，402为卡簧槽，403为凸起；5为固定套管，501为开口；6为连接绳；7为无套管侧连接管连接头，701为坡口d，702为螺纹孔b，703为螺纹孔c；8为套环；9为编织网。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1、图2、图3a、图3b及图4所示，本发明包括编织网9及安装于该编织网9开口端的可折叠框架，其中可折叠框架为多边形，多边形的每个顶点处均设有弯头1，多边形的每条边结构相同，每条边的两端分别与相邻的两弯头1铰接。多边形的每条边均包括连接头2、连接管3、带套管侧连接管连接头4、固定套管5、连接绳6及无套管侧连接管连接头7，该带套管侧连接管连接头4的一端与一个连接管3的一端连接，该连接管3的另一端与一个连接头2的一端相连，该连接头2的另一端与弯头1铰接。无套管侧连接管连接头7的一端与另一个连接管3的一端连接，该另一个连接管3的另一端与另一个连接头2的一端相连，另一个连接头2的另一端与相邻的另一个弯头1铰接。带套管侧连接管连接头4的另一端与无套管侧连接管连接头7的另一端通过连接绳6实现柔性连接，带套管侧连接管连接头4上套设有可相对移动的固定套管5，该固定套管5移动至无套管侧连接管连接头7插入后，与该无套管侧连接管连接头7固接，进而实现带套管侧连接管连接头4的另一端与无套管侧连接管连接头7的另一端刚性连接。多边形的每条边分别与编织网9的开口端相连，本实施例的是在多边形的每条边上设置了套环8，通过该套环8与编织网9的端口相连。

如图5a～5c所示，本实施例的弯头1的内侧设有供连接头2插入的凹槽103，该凹槽103的两端均开有与连接头2铰接的连接孔a101。弯头1上还开有起吊孔102，该起吊孔102开设于弯头1的圆弧段上，起吊孔102可系上等长的起吊带。本实施例的弯头1与连接头2通过螺栓连接，该连接头2在凹槽103内以螺栓为中心进行90°回转运动，实现折叠。

如图6a～6c所示，本实施例连接头2的一端为柱体204，另一端为扁块201，该柱体204为阶梯轴，与连接管3连接时，柱体204插入连接管3中，在柱体204的变径处设有与连接管3另一端焊接的坡口a203。扁块201的顶部为圆弧状，前后两面均为平面，扁块201的厚度小于柱体204的直径；在扁块201上开设有与弯头1铰接的连接孔b202，当连接头2与弯头1连接时，扁块201插入弯头1的一端凹槽103内，并通过销轴穿入弯头1上的连接孔a101和扁块201上的连接孔b202。

如图7所示，本实施例的连接管3为中空圆管状结构，两端均设有用于与连接头2及带套管侧连接管连接头4焊接的坡口b301。

如图8a及图8b所示，本实施例的带套管侧连接管连接头4沿轴向分别设有用于限定固定套管5移动范围并将固定套管5固定的卡簧槽402及凸起403，带套管侧连接管连接头4的一端为变径端，即带套管侧连接管连接头4一端的直径要小于其他部位的直径，在带套管侧连接管连接头4的变径处设有用于与连接管3焊接的坡口c401，直径小的一端在与连接管3连接时插入连接管3内部，带套管侧连接管连接头4的另一端开设有用于与连接绳6螺纹连接的螺纹孔a404。

如图9a～9d所示，本实施例的固定套管5为中空圆管状结构，内径大于带套管侧连接管连接头4及无套管侧连接管连接头7的直径；固定套管5上设有用于与无套管侧连接管连接头7固定的开口501，该开口501由靠近无套管侧连接管连接头7的一端端部开始，先沿轴向开设、再沿径向开设、最后沿轴向反向开设。

如图10所示，本实施例的无套管侧连接管连接头7的一端为变径端，即无套管侧连接管连接头7一端的直径要小于其他部位的直径，在无套管侧连接管连接头7的变径处设有用于与连接管3焊接的坡口d701，直径小的一端在与连接管3连接时插入连接管3内部，无套管侧连接管连接头7的另一端开设有用于与连接绳6螺纹连接的螺纹孔c703，该无套管侧连接管连接头7上沿径向开设有用于与固定套管5固定的螺纹孔b702。

本发明的多边形为正多边形，本实施例优选为正方形。

本发明的安装及工作原理为：

以本实施例可折叠框架为正方形为例，将四个连接头2带坡口a203的柱体204分别与四根连接管3另一端的坡口b301通过承插焊接方式连接在一起、组成四组代号为a的小组；将四组代号为a的小组内连接管3的一端坡口b301与带套管侧连接管连接头4上的坡口c401通过承插焊接方式连接在一起、组成代号为b的小组；将固定套管5通过代号为b的小组中的连接头2一侧套进小组b，组成四组代号为c的小组；其中固定套管5套入时，以带开口501的一端为先，带套管侧连接管连接头4上自带卡簧槽402、凸起403及螺纹孔a404，限制固定套管5在代号为b的小组上的设定范围内移动以及固定，不至脱落。

将四个连接头2带坡口a203的柱体分别与四根连接管8另一端的坡口b301通过承插焊接方式连接在一起、组成四组代号为d的小组，将四组代号为d的小组内连接管3的一端坡口b301与无套管侧连接管连接头7上的坡口d701通过承插焊接方式连接在一起、组成四组代号为e的小组。

将四组代号为e的小组与四组代号为c的小组通过连接绳6组成四组代号为f的柔性连接小组(如图3a所示)，将固定套管5沿着代号为b的小组及连接绳6滑动到代号为e的小组一侧，将四组代号为f的柔性连接小组转为刚性连接小组(如图3b所示)；然后用螺栓插入无套管侧连接管连接头7上的螺纹孔b702及固定套管5上的开口501，使固定套管5与无套管侧连接管连接头7之间固定。

将套环8均匀套在四组代号为f的刚性连接小组上，组成四组代号为g的刚性中组。

用销轴将四个弯头1与四组代号为g的刚性中组中的连接头2连接在一起，组成代号为h的可折叠框架，如图1及图4所示。

最后将尼龙材质的编织网9通过套环8与代号为h的可折叠框架进行连接，组成最终的、代号为i的水下机器人用可折叠回收装置；其中编织网10为规定尺寸的正方体开口结构，网格结构为50mm的矩形构造，连接处具备加强结构。

在使用时，将四处弯头1上的起吊孔102系上等长起吊带，利用船舶侧方甲板吊机吊起可折叠回收装置，将母船行驶到距海上回收设备50米左右位置，用吊车放下回收装置到可折叠框架进入水面下100cm位置，以一节左右的速度行驶母船，慢慢靠近，直到待回收设备进入到可折叠回收装置中，慢慢起吊，缓慢提升到甲板上方并慢慢降落，回收完成。

本发明采用可折叠设计理念，提供了一种便携式、可折叠、操作简便、成本低廉的水下机器人用回收装置，能达到降低海上工作人员的工作量、降低海上工作人员的危险系数、提高设备回收的成功率、提升回收装置的友好度、提高客户使用满意度等效果。本发明结构布局新颖独特、紧凑、工作安全可靠、能够满足小型水下机器人的海上回收需求。