水下对接连接装置的制作方法

1.本实用新型涉及水下作业设备领域，具体是指一种水下对接连接装置。


背景技术：

2.地球上海洋总面积约占地球表面积的71%，蕴藏的资源十分丰富，无缆水下机器人是海洋开发和探索的重要设备，现代机器人技术的发展使得auv在整个海洋环境中的角色越来越重要，尽管人们已经取得了许多auv技术上的进步，但是其电池容量仍然是一个制约auv应用的主要因素，大多数auv使用机载存储的电能和电力驱动器执行各种任务，当前部署这种类型的auv的方法是将其充满电，利用船舶运送到任务地点，然后使用起重机将其布放到船外的大海里，一旦任务完成，或者更有可能的是，当其动力源耗尽时，auv就需要回收，然后现有的auv布放和回收方式非常耗时耗力，且受天气条件和海况的限制，通常对船上的人员和auv的安全都有威胁，经检索，中国专利cn111874168a公开了一种移动式无缆水下机器人布放、回收及充电装置，一种移动式无缆水下机器人布放、回收及充电装置，其特征在于，包括无人艇、自动收放机构、缆绳、遥控无人潜水器和充电桩，所述的自动收放机构设置在无人艇上，所述的充电桩固定在遥控无人潜水器下方，所述的缆绳通过自动收放机构连接至遥控无人潜水器及充电桩，所述的无缆水下机器人上设有与所述的充电桩对接的充电插头，优选地，所述的自动收放机构包括绞车和a架，所述的缆绳一端安装于所述的绞车上，另一端通过a架连接中遥控无人潜水器及充电桩，优选地，所述的充电桩包括由下至上同轴设置的插头导向罩、中间连接体和供电接口，所述的中间连接体为中空结构，所述的供电接口底部为中空充电区域，所述的插头导向罩内部设有用于将充电插头从插头导向罩底部沿其中轴线导向至供电接口中空充电区域的插头柱，所述的中间连接体中设有用于夹紧或松开充电插头的夹放组件，优选地，所述的夹放组件包括两组对称设置在充电桩中轴线两侧的电动弹性插销件，优选地，所述的电动弹性插销件包括插销、电动推杆和弹簧，所述的插销通过电动推杆和弹簧固定在中间连接体中，所述的插销可沿垂直于充电桩中轴线方向往复运动，两组插销的相对端的端部形状与充电插头周侧轮廓相匹配，当充电插头克服弹簧作用力进入供电接口，两组插销的端部压紧于充电插头侧面环形凹槽，插销锁住充电插头，完成充电插头的自锁，上述专利的不足：一是上述专利中充电插头设置在无缆水下机器人上端，在机器人在水下行进过程容易被碰坏，影响充电效果；二是弹簧在反复使用过程中容易损坏、失去弹性，导致充电插头无法被夹紧，充电接触不良，降低充电效率，甚至无法充电，此外，弹簧设置在中间体内，也不方便维修和更换；三是充电插头在无缆水下机器人在水下行进过程中容易沾染杂物或水草，导致充电插头上端被挡住，从而无法对接充电。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了解决现有技术不足，提供一种结构简单、插头防护性高、对接方便、对接紧密、接触性好、充电效果好的水下对接连接装置。
4.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
5.一种水下对接连接装置，包括上对接设备和下对接设备，所述上对接设备上设有对接插孔，下对接设备上设有对接插头，其特征在于：所述上对接设备和下对接设备之间设有快速对接防护机构，所述快速对接防护机构包括防护导向插头和防护导向插孔，所述对接插头外周间隔设有防护导向插头，所述防护导向插头上端的高度高于对接插头上端的高度，所述防护导向插头下端与下对接设备固定连接，所述上对接设备下端设有防护导向插孔，所述防护导向插孔与防护导向插头配合插接，以利于通过防护导向插头在下对接设备运行时保护对接插头防碰撞，同时在对接时，防护导向插头与防护导向插孔先接触能够快速导向上对接设备和下对接设备，实现对接插孔与对接插头快速对接。
6.本实用新型所述上对接设备和下对接设备之间设有锁紧机构，所述上对接设备和下对接设备经锁紧机构对接锁紧。
7.本实用新型所述锁紧机构可以由锁紧螺栓、导向限位套和锁紧电机组成，所述上对接设备位于对接插孔两侧分别设有锁紧螺栓，所述上对接设备上间隔设有锁紧穿孔，所述锁紧螺栓外设有导向限位套，所述导向限位套置于锁紧穿孔内，所述导向限位套上端与锁紧电机的输出轴固定连接，下端设有导向螺纹孔，所述导向限位套外壁两侧设有限位孔，所述锁紧螺栓置于导向限位套内，锁紧螺栓的头部与限位孔相配合限位锁紧螺栓的旋转，锁紧螺栓的螺杆与导向限位套螺纹连接，所述下对接设备上间隔设有对接螺纹孔，所述锁紧螺栓的螺杆下端穿出导向限位套与对接螺纹孔螺纹连接，将上对接设备和下对接设备锁紧，所述锁紧电机固定在上对接设备上，以利于上对接设备与下对接设备对接充电的同时，锁紧电机驱动导向限位套旋转带动锁紧螺栓下降进入对接螺纹孔，实现上对接设备与下对接设备的固定。
8.本实用新型所述锁紧机构也可以由锁紧卡扣和舵机组成，所述上对接设备位于对接插孔两侧每一侧至少设有一个锁紧卡扣，所述锁紧卡扣由舵机驱动，所述舵机与上对接设备固定连接，所述下对接设备上设有对接锁槽，所述对接锁槽与锁紧卡扣相配合，所述锁紧卡扣经舵机驱动旋转进入对接锁槽内，将上对接设备和下对接设备锁紧，以利于上对接设备与下对接设备对接时，舵机驱动锁紧卡扣向下旋转进入对接锁槽内将上对接设备与下对接设备锁紧。
9.本实用新型所述上对接设备和下对接设备之间设有锁紧防松机构，所述锁紧防松机构包括上对接座、詹式车钩、下对接座、线缆和缓冲导向组件，所述上对接设备下端设有上对接座，所述上对接座上端与上对接设备固定连接，所述对接插孔和防护导向插孔分别固定设置在上对接座上，所述上对接座两侧分别设有詹式车钩，所述詹式车钩一端与上对接设备固定连接，另一端与下对接设备固定连接，所述詹式车钩的弹簧销由伸缩缸驱动，所述下对接设备位于两个詹式车钩之间设有下对接座，所述对接插头、防护导向插头分别固定在下对接座上，所述下对接设备上设有线缆穿孔，所述对接插头下端与线缆连接，所述线缆穿过下对接设备进入下对接设备内形成自由连接端，所述下对接座和下对接设备之间设有缓冲导向组件，所述缓冲导向组件包括缓冲导向杆和缓冲弹簧，下对接座下端间隔设有缓冲导向杆，所述缓冲导向杆上端与下对接座固定连接，下端穿出下对接设备经螺母锁紧，所述缓冲导向杆上套有缓冲弹簧，所述缓冲导向杆与下对接设备滑动连接，所述缓冲弹簧上端与下对接座下端面抵靠，下端与下对接设备上端面抵靠，以利于通过詹式车钩将上对接设备和下对接设备锁紧，詹式车钩承重力强，可以承受较重的下对接设备。
10.本实用新型所述上对接设备上设有清洗插头机构，所述清洗插头机构包括清洗喷头、水管和水泵，所述上对接设备上至少设有一个清洗孔，所述清洗孔内固定设有清洗喷头，所述清洗喷头下端未漏出清洗孔，所述清洗喷头经水管与水泵的出水口连接，所述水泵的进水口与水源连接，所述水泵固定在上对接设备上，以利于上对接设备与下对接设备前，水泵驱动清洗喷头对对接插头进行清洗，方便对接充电。
11.本实用新型所述上对接设备和下对接座之间设有快速对接导向机构，所述快速对接导向机构包括对接导柱和对接导套，所述下对接座上端间隔设有对接导柱，所述对接导柱下端与下对接座固定连接，所述对接导柱上端的高度高于防护导向插头上端的高度，所述上对接设备下端面间隔设有对接导套，所述对接导套上端与上对接设备固定连接，所述对接导套与对接导柱配合对接，以利于通过对接导柱插入对接导套内，实现上对接设备与下对接设备的快速对接。
12.本实用新型所述上对接设备包括对接平台，所述对接平台上设有线缆，所述对接平台下端间隔设有摄像机，所述线缆一端向外延伸置于对接平台外侧，另一端与对接插孔连接，所述线缆与对接平台固定连接，所述摄像机与对接平台固定连接，所述摄像机、锁紧电机、舵机和水泵分别与线缆连接，以利于对接平台通过线缆与水上控制平台连接，通过摄像机观察水下环境。
13.本实用新型所述对接平台上间隔设有推进器，所述推进器与对接平台固定连接，所述推进器与线缆连接，以利于通过推进器寻找下对接设备。
14.本实用新型所述对接平台上端固定设有线缆连接套，所述对接平台下端间隔设有照明灯，所述线缆上端穿过线缆连接套并与线缆连接套固定连接，所述照明灯与对接平台固定连接，以利于通过线缆连接套保护线缆，通过照明灯为对接照明。
15.本实用新型所述下对接设备为水下机器人，所述对接插头经电缆与水下机器人的控制系统连接，以利于对接平台为水下机器人供电。
16.本实用新型由于采用上述结构，具有结构简单、插头防护性高、对接方便、对接紧密、接触性好、充电效果好等优点。
附图说明
17.图1是本实用新型的一种结构示意图。
18.图2是本实用新型图1中上对接设备的一个角度的放大示意图。
19.图3是本实用新型图1中上对接设备的另一个角度的放大示意图。
20.图4是本实用新型中图2的剖视图。
21.图5是本实用新型图1中下对接设备的放大示意图。
22.图6是本实用新型图1中上对接设备和下对接设备对接后的剖视图。
23.图7是本实用新型图6中锁紧机构的放大示意图。
24.图8是本实用新型的另一种结构示意图。
25.图9是本实用新型图8中上对接设备的放大示意图。
26.图10本实用新型图8中下对接设备的放大示意图。
27.图11是本实用新型图8中上对接设备和下对接设备对接后的剖视图。
28.图12是本实用新型中上对接设备的又一种结构示意图。
29.图13是本实用新型再一种结构示意图。
30.图14是本实用新型图13中詹式车钩闭合的状态示意图。
31.图15是本实用新型再再一种结构示意图。
32.图16是本实用新型图15中詹式车钩闭合的状态示意图。
33.图17是本实用新型图14或图15使用时的状态示意图。
34.图18是本实用新型使用时，下对接设备的结构示意图。
35.附图标记：上对接设备1，下对接设备2，快速对接防护机构3，下对接座4，对接插头5，防护导向插头6，上对接座7，对接插孔8，防护导向插孔9，锁紧机构10，锁紧螺栓11，导向限位套12，锁紧电机13，限位孔14，锁紧卡扣15，舵机16，对接锁槽17，清洗插头机构18，清洗喷头19，快速对接导向机构20，对接导柱21，对接导套22，对接平台23，线缆24，推进器25，摄像机26，对接螺纹孔27，锁紧防松机构28，詹式车钩29，缓冲导向组件30，弹簧销31，伸缩缸32，缓冲导向杆33，缓冲弹簧34，螺母35，线缆连接套36，照明灯37。
具体实施方式
36.下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
37.一种水下对接连接装置，包括上对接设备1和下对接设备2，所述上对接设备1上设有对接插孔8，下对接设备2上设有对接插头5，其特征在于：所述上对接设备1和下对接设备2之间设有快速对接防护机构3，所述快速对接防护机构3包括防护导向插头6和防护导向插孔9，所述对接插头5外周间隔设有防护导向插头6，所述防护导向插头6上端的高度高于对接插头5上端的高度，所述防护导向插头6下端与下对接设备2固定连接，所述上对接设备1下端设有防护导向插孔9，所述防护导向插孔9与防护导向插头6配合插接，以利于通过防护导向插头在下对接设备运行时保护对接插头防碰撞，同时在对接时，防护导向插头与防护导向插孔先接触能够快速导向上对接设备和下对接设备，实现对接插孔与对接插头快速对接。
38.本实用新型所述上对接设备1和下对接设备2之间设有锁紧机构10，所述上对接设备1和下对接设备2经锁紧机构10对接锁紧。
39.本实用新型所述锁紧机构10可以由锁紧螺栓11、导向限位套12和锁紧电机13组成，所述上对接设备1位于对接插孔8两侧分别设有锁紧螺栓11，所述上对接设备1上间隔设有锁紧穿孔，所述锁紧螺栓11外设有导向限位套12，所述导向限位套12置于锁紧穿孔内，所述导向限位套12上端与锁紧电机13的输出轴固定连接，下端设有导向螺纹孔，所述导向限位套12外壁两侧设有限位孔14，所述锁紧螺栓11置于导向限位套12内，锁紧螺栓11的头部与限位孔14相配合限位锁紧螺栓11的旋转，锁紧螺栓11的螺杆与导向限位套12螺纹连接，所述下对接设备2上间隔设有对接螺纹孔27，所述锁紧螺栓11的螺杆下端穿出导向限位套12与对接螺纹孔27螺纹连接，将上对接设备1和下对接设备2锁紧，所述锁紧电机13固定在上对接设备1上，以利于上对接设备与下对接设备对接充电的同时，锁紧电机驱动导向限位套旋转带动锁紧螺栓下降进入对接螺纹孔，实现上对接设备与下对接设备的固定。
40.本实用新型所述锁紧机构10也可以由锁紧卡扣15和舵机16组成，所述上对接设备1位于对接插孔8两侧每一侧至少设有一个锁紧卡扣15，所述锁紧卡扣15由舵机16驱动，所述舵机16与上对接设备1固定连接，所述下对接设备2上设有对接锁槽17，所述对接锁槽17
与锁紧卡扣15相配合，所述锁紧卡扣15经舵机16驱动旋转进入对接锁槽17内，将上对接设备1和下对接设备2锁紧，以利于上对接设备与下对接设备对接时，舵机驱动锁紧卡扣向下旋转进入对接锁槽内将上对接设备与下对接设备锁紧。
41.本实用新型所述上对接设备1和下对接设备2之间设有锁紧防松机构28，所述锁紧防松机构28包括上对接座7、詹式车钩29、下对接座4、线缆和缓冲导向组件30，所述上对接设备1下端设有上对接座7，所述上对接座7上端与上对接设备1固定连接，所述对接插孔8和防护导向插孔9分别固定设置在上对接座7上，所述上对接座7两侧分别设有詹式车钩29，所述詹式车钩29一端与上对接设备1固定连接，另一端与下对接设备2固定连接，所述詹式车钩29的弹簧销31由伸缩缸32驱动，所述下对接设备2位于两个詹式车钩29之间设有下对接座4，所述对接插头5、防护导向插头6分别固定在下对接座4上，所述下对接设备2上设有线缆穿孔，所述对接插头5下端与线缆连接，所述线缆穿过下对接设备2进入下对接设备2内形成自由连接端，所述下对接座4和下对接设备2之间设有缓冲导向组件30，所述缓冲导向组件30包括缓冲导向杆33和缓冲弹簧34，下对接座4下端间隔设有缓冲导向杆33，所述缓冲导向杆33上端与下对接座4固定连接，下端穿出下对接设备2经螺母35锁紧，所述缓冲导向杆33上套有缓冲弹簧34，所述缓冲导向杆33与下对接设备2滑动连接，所述缓冲弹簧34上端与下对接座4下端面抵靠，下端与下对接设备2上端面抵靠，以利于通过詹式车钩将上对接设备和下对接设备锁紧，詹式车钩承重力强，可以承受较重的下对接设备。
42.本实用新型所述上对接设备1上设有清洗插头机构18，所述清洗插头机构18包括清洗喷头19、水管和水泵，所述上对接设备1上至少设有一个清洗孔，所述清洗孔内固定设有清洗喷头19，所述清洗喷头19下端未漏出清洗孔，所述清洗喷头19经水管与水泵的出水口连接，所述水泵的进水口与水源连接，所述水泵固定在上对接设备1上，以利于上对接设备与下对接设备前，水泵驱动清洗喷头对对接插头进行清洗，方便对接充电。
43.本实用新型所述上对接设备1和下对接座4之间设有快速对接导向机构20，所述快速对接导向机构20包括对接导柱21和对接导套22，所述下对接座4上端间隔设有对接导柱21，所述对接导柱21下端与下对接座4固定连接，所述对接导柱21上端的高度高于防护导向插头6上端的高度，所述上对接设备1下端面间隔设有对接导套22，所述对接导套22上端与上对接设备1固定连接，所述对接导套22与对接导柱21配合对接，以利于通过对接导柱插入对接导套内，实现上对接设备与下对接设备的快速对接。
44.本实用新型所述上对接设备1包括对接平台23，所述对接平台23上设有线缆24，所述对接平台23下端间隔设有摄像机26，所述线缆24一端向外延伸置于对接平台23外侧，另一端与对接插孔8连接，所述线缆24与对接平台23固定连接，所述摄像机26与对接平台23固定连接，所述摄像机26、锁紧电机13、舵机16和水泵分别与线缆24连接，以利于对接平台通过线缆与水上控制平台连接，通过摄像机观察水下环境。
45.本实用新型所述对接平台23上间隔设有推进器25，所述推进器25与对接平台23固定连接，所述推进器25与线缆24连接，以利于通过推进器寻找下对接设备。
46.本实用新型所述对接平台23上端固定设有线缆连接套36，所述对接平台23下端间隔设有照明灯37，所述线缆24上端穿过线缆连接套36并与线缆连接套36固定连接，所述照明灯37与对接平台23固定连接，以利于通过线缆连接套保护线缆，通过照明灯为对接照明。
47.本实用新型所述下对接设备2为水下机器人，所述对接插头5经电缆与水下机器人
的控制系统连接，以利于对接平台为水下机器人供电。
48.本实用新型中上对接设备和下对接设备之间的连接关系，根据锁紧机构的不同，分为两种，一种如附图1和附图13，上对接设备锁紧螺栓的螺杆与下对接设备的对接螺纹孔螺纹连接，将上对接设备和下对接设备锁紧；另一种如附图8和附图15，上对接设备的锁紧卡扣经舵机驱动旋转进入下对接设备的对接锁槽内，将上对接设备和下对接设备锁紧；
49.根据对接平台上是否设置推进器，本实用新型中上对接设备和下对接设备也可以分为两种，一种对接平台结构如附图1-附图3、附图8-附图9和附图12，对接平台上设置推进器，可自主在水下寻找下对接设备，其中附图1-附图3和附图8-附图9这两种对接平台与下对接设备锁紧机构不同，附图12中对接平台上推进器的安装角度与上面两个的推进器的安装角度不同，推进器可多角度安装，以便上对接设备在水下调整姿态更灵活；另一种如附图12-附图16，对接平台上不设置推进器，只是间隔设置了摄像机和照明灯，使用的时候，如附图17，对接平台上端的线缆通过线缆连接套固定后，线缆穿出线缆连接套与中继器的控制系统连接，线缆连接套可与中继器连接，中继器上安装有推进器，通过中继器带动线缆连接套，进而带动对接平台，实现对接平台的移动，方便寻找下对接设备，其中下对接设备可以是各种形状的水下机器人，如附图18，附图18给出了三种结构的水下机器人，根据需要设置即可，水下机器人的机架上端间隔固定有两个詹式车钩，两个詹式车钩之间设有下对接座，下对接座和水下机器人的机架之间设有缓冲导向组件，詹式车钩为现有技术中的詹式车钩，通过上下两个连接钩勾在一起，弹簧销抵住一个连接钩将其限位，使连接钩固定，弹簧销由伸缩缸控制其的伸缩，伸缩缸可与中继器的控制系统连接，詹式车钩承重力强，可以承受较重的水下机器人，水下机器人的形状、结构根据需要选择即可，
50.如附图13和附图15，锁紧防松机构可与两种锁紧机构配合使用，锁紧机构可使得上对接设备与下对接设备对接紧密、准确，无间隙，
51.本实用新型中对接插头可包括多个对接插针，相应的对接插孔可包括多个对接插针孔，根据充电设备的需求设置即可，
52.当对接平台上设置推进器时，如图1-如图12，使用前，上对接设备通过线缆与水上控制平台连接，上对接设备上的推进器、摄像机、锁紧电机、舵机、水泵均可由水上控制平台控制，使用时，上对接设备通过推进器和摄像机找到需要对接的下对接设备，上对接设备通过推进器调整自身的位置，使其置于下对接设备上方，然后启动水泵，通过喷头对对接插头、防护导向插头进行清洗，清洗喷头朝向对接插头，清洗完毕后，上对接设备通过推进器驱动向下与下对接设备对接，下对接设备为水下机器人，可通过自身的控制系统控制自身的推进器来确定其在水下的位置，与上对接设备配合实现对接，防护导向插孔与防护导向插头插接，对接插孔与对接插头插接为下对接设备充电和控制下对接设备，启动锁紧机构，当选择第一种锁紧机构时，启动锁紧电机，锁紧电机驱动锁紧螺栓下移，锁紧螺栓进入对接螺纹孔内与对接螺纹孔螺纹连接固定，实现上对接设备与下对接设备的固定；当选择第二种锁紧机构时，启动舵机，舵机通过连杆机构驱动锁紧卡扣向下转动，卡扣进入对接锁槽内，将上对接设备和下对接设备固定；当需要解除对接时，反方向操作锁紧机构，解除上对接设备和下对接设备的锁定，然后上对接设备通过自身的推进器与下对接设备分开即可，上对接设备可继续寻找对接下一个对接设备，方法如上；
53.当对接平台上没有设置推进器时，如图13-如图17，使用前，伸缩缸、摄像机、照明
灯、锁紧电机、舵机、水泵均可与中继器的控制系统连接，使用时，中继器通过自身携带的推进器以及对接平台上的摄像机、照明灯找到需要对接的水下机器人，中继器调整自身姿态，使得对接平台置于水下机器人的下对接座上方，然后启动水泵，通过喷头对对接插头、防护导向插头进行清洗，清洗喷头朝向对接插头，清洗完毕后，中继器驱动对接平台与水下机器人的下对接座对接，防护导向插孔与防护导向插头插接，对接插孔与对接插头插接实现下对接设备充电和信号传输，当选择第一种锁紧机构时，如附图13和附图14，插头和插孔对接时，即可启动锁紧电机，锁紧电机驱动锁紧螺栓下移，锁紧螺栓进入对接螺纹孔内与对接螺纹孔螺纹连接，下对接座向下挤压缓冲弹簧，直到上对接座和水下机器人机架上詹式车钩碰撞后卡住，驱动伸缩缸，伸缩缸驱动弹簧销抵住詹式车钩的连接钩，完成詹式车钩对接，上对接座和对接座和缓冲弹簧的回弹力，以及锁锁紧机构的作用下实现紧密固定连接；当选择第二种锁紧机构时，如附图15和附图16，上对接座与下对接座之间插头插孔对接后，下对接座向下挤压缓冲弹簧，直到上对接座和下对接设备上詹式车钩碰撞后卡住，驱动伸缩缸，伸缩缸驱动弹簧销抵住詹式车钩的连接钩，完成詹式车钩对接，启动舵机，舵机通过连杆机构驱动锁紧卡扣向下转动，卡扣进入对接锁槽内，将上对接座和下对接座紧密固定；当充电完成或需要解除对接时，启动伸缩缸将弹簧销拔出，解除对詹式车钩连接钩的限制，锁紧电机驱动锁紧螺栓上移或者舵机通过连杆机构驱动锁紧卡扣向上转动，与下对接座分开，解除锁紧机构，然后中继器通过推进器与水下机器人分开，中继器可继续为下一个下对接设备充电，方法如上，本实用新型结构简单、操作方便、防护导向插头可保护对接插头在行进时不因碰撞而损伤，对接插头可清洗，充电效果好。
54.本实用新型由于采用上述结构，具有结构简单、插头防护性高、对接方便、对接紧密、接触性好、充电效果好等优点。