专利名称：一种欠驱动auv水下回收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种智能水下机器人的水下回收装置，特别适用于中小型欠驱动智能水下机器人的回收。
背景技术：
随着智能水下机器人(AUV)的研究深入，人们开始注意AUV的有效回收方法。当前AUV的回收方式，总体上可以分为水面和水下两种。水面回收方式需要面对风、浪、流所带来的影响，但水下回收方式不仅可以大大减少上述影响，同时还可以增加隐蔽性。申请号为201110382046.0的专利文件中，公开了一种单自由度对称式摆动驱动的大展缩比水下机器人回收装置。主要由回收管、摆动臂、直线型伸展机构、圆环型伸展机构和空间多分支铰链等组成。虽然能够在使用过程中形成一个圆柱形包围区域，并能够在较大范围内搜索水下机器人，但其在回收过程中必须将水下机器人在轴向完全包裹，这对于依靠舵、桨、翼进行控制的欠驱动水下机器人而言，由于其舵、桨、翼等结构凸出在主艇体之外。该技术方案的固定方式不仅不能够达到固定回收这种水下机器人的目的，同时还会对水下机器人造成损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构灵活紧凑并具有一定的抗干扰能力，特别适合于欠驱动的AUV回收的欠驱动AUV水下回收装置。本发明的目的是这样实现的:定位槽4与第一连杆5的一端连接,第一连杆5的另一端穿过骨架10上的定位孔与多端口连接块7相连，多端口连接块7在轴向上还与第二连杆6的一端连接，第二连杆6的另一端接入制动器8，制动器8安装于骨架10上，所述多端口连接块7的每一个端口与一个第二机械臂3的一端铰接，第二机械臂3的另一端与一个第一机械臂2的一端铰接，每个第一机械臂2又通过连接件11与骨架10铰接，每个第一机械臂2上设置有防滑手I ;第一机械臂2、第二机械臂3环绕定位槽4轴线周向布置，当定位槽4在轴线上运动时，带动多端口连接块7运动，第二机械臂3带动第一机械臂2绕骨架10上的连接件11转动。本发明的欠驱动AUV水下回收装置还可以包括:1、所述制动器8包括外壳和置于外壳中的定位销17、定位销稳定器18以及缓冲器19，定位销稳定器18及缓冲器19可由弹簧或液压装置构成，所述第二连杆6为阶梯轴。2、防滑手I上设置有弹性层21和防滑层20。3、所述多端口连接块7为十字连接块，即端口数为4，端口间成90度。4、每个第一机械臂2上设置两个防滑手1，两个防滑手I之间有一定间距。为避免水面回收所遇到的风、浪、流的干扰作用，防止回收过程中对所回收AUV可能造成的损坏，本发明提供一种合适的AUV水下回收装置。该装置适用于智能水下机器人，尤其是中小型欠驱动AUV的水下回收。该装置是一种可安装于具有水下定位能力的载具上，依靠智能水下机器人自身运动进行控制，具有一定抗干扰能力的自动回收装置。本发明的技术方案的特点是:通过定位槽在轴向上的运动来控制整个装置的状态。定位槽上接有连杆，连杆上接有连接块，连接块的每个端口都向外连有机械臂，每个与连接块相连的机械臂又会与连接到骨架上的机械臂进行连接，连接到骨架上的机械臂上装有防滑手。这样，当AUV的运动使定位槽产生移动的时候，就会带动连接块进行运动，从而带动机械臂运动，连接到骨架上的机械臂就会绕连接件进行转动，使机械臂上的防滑手从周向上向AUV接近，直至将其包住。当AUV促使定位槽运动到一定程度的时候，装载在骨架上的制动器会将整个装置锁死，从而防滑手会在AUV的周向上产生压力，而这种压力会在AUV的轴向上产生足够的摩擦力，将其固定，从而完成回收。本发明的有益效果是，可通过AUV的运动来对AUV的回收进行自动控制，特别是对中小型欠驱动的AUV回收而言，在回收过程中，可以保护好舵、桨、翼、GPS定位天线和侧扫声纳等凸出于主艇体之外或不耐压的设备，并且该回收装置的使用不需对原有AUV的型线进行任何改进，从而保证原有AUV的水动力性能。
图1欠驱动AUV水下回收装置示意图；图2a欠驱动AUV水下回收装置工作过程I示意图；图2b欠驱动AUV水下回收装置工作过程2示意图；图2c欠驱动AUV水下回收装置工作过程3示意图；图3a欠驱动AUV水下回收装置一工作面待机状态示意图；图3b欠驱动AUV水下回收装置一工作面锁死状态示意图；图4a制动器待机状态示意图；图4b制动器锁死状态示意图；图5十字连接块不意图；图6防滑手无连接件示意图；图7防滑手AUV截面锁死状态示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1中，定位槽4连有第一连杆5,第一连杆5穿过骨架10上的一个定位孔,与十字连接块7相连，十字连接块7在轴向上还连有第二连杆6，第二连杆接入制动器8。通过制动器8和骨架10上的定位孔可以限制定位槽4的运动局限于轴线上。封盖9可以固定制动器8在骨架10上的位置。在十字连接块7的端部，通过连接件11与第二机械臂3相连，第二机械臂3又通过连接件11与第一机械臂2相连，同时第一机械臂2又通过连接件11与骨架10相连。第一机械臂2上连有防滑手I。整个装置环绕定位槽4轴线周向布置。这样，当定位槽4在轴线上运动时，会带动十字连接块7运动，第二机械臂3会带动第一机械臂2绕骨架10上的连接件11转动，从而通过定位槽4的运动实现整个装置在轴线周向的运动。可以通过骨架10将回收装置与载具相连。图2a中，AUVl2通过相关导航设备的引导进入回收状态。AUVl2为典型的欠驱动控制方式，由舵、桨、翼联合控制，同时在主艇体外有凸出的GPS天线13和侧扫声纳14设备。此时，十字连接块7由制动器控制被压在止动垫圈15上，从而使整个回收装置在周向上呈张开状态。图2b中，AUV12经过姿态调整后，其端部与定位槽4实现对接。定位槽4的设计成锥状，由外向内逐渐收缩。其最大内径要大于AUV12的艇体直径，并且内壁光滑。这样，即便外界存在一定扰动，由于定位槽4的最大内径大于AUV12的艇体直径，也会使两者间顺利完成对接。同时，由于定位槽4的内壁光滑，当AUV12的端部插入对接槽4之后，在AUV12推进器的作用下，会快速将AUV12的轴线与对接槽4的轴线近似对齐。图2c中，在AUV12推进器的作用下，会推动定位槽4沿轴线运动，令十字连接块7离开止动垫圈15。由于十字连接块7的运动，会带动第二机械臂3和第一机械臂2运动，第一机械臂2会绕连接件11转动，并带动防滑手I运动。由于零部件呈周向布置，所以在运动过程中，防滑手I会向定位槽4的轴线进行收缩，从而调整AUV12的姿态。在防滑手I的运动过程中会逐渐形成排水孔16。排水孔16会降低防滑手I运动过程中的水阻力。当定位槽4运动到一定程度时，会通过制动器进行锁死。此时，AUV12会被周向的防滑手I固定，同时其上凸出的设备如GPS天线13和侧扫声纳14等都会避免与防滑手I接触。当AUV12的内部设备检测到位置的稳定之后，会自行关闭推进器。至此，实现整个依靠AUV12自身运动完成的自动回收过程。图3a和图3b中，在一个工作面内显示回收装置工作的全过程。在AUV12准备回收时，十字连接块7被制动器8通过第二连杆6控制，使整个回收装置在周向上呈张开状态，这样可令AUV12在进入定位槽4之前能有足够的运动空间来调整姿态。在AUV12进入定位槽4之后，整个装置会在周向形成闭合趋势，最终会驱动制动器8进入锁死状态。此时，防滑手I会在周向对AUV12形成足够的压力，从而产生足够的摩擦力来固定AUV(12)。通过合理的设计，可以令防滑手(I)最终的停留位置在AUV12的耐压壳范围中，并且在整个运动过程中都不会碰到GPS天线13及其他凸出于AUV12主艇体之外的设备，以避免对所回收的AUV造成损坏。图4a和图4b中，显示固定于骨架10中制动器的内部主要结构。除外壳外，制动器主要由定位销17、定位销稳定器18以及缓冲器19构成。定位销稳定器18及缓冲器19可由弹簧构成，也可由液压装置构成。第二连杆6为阶梯轴。在回收装置待机状态时，缓冲器19会迫使第二连杆6向制动器外运动，从而使整个回收装置在周向成张开状态。此时定位销17在定位销稳定器18的作用下是向第二连杆6的轴线运动。虽然定位销17对第二连杆6存在周向压力，但由于定位销17和第二连杆6之间存在减阻结构，所以不影响第二连杆6的轴向运动。在回收装置回收AUV时，第二连杆6运动到一定程度，定位销17会进入第二连杆6的阶梯面，从而将整个制动器锁死。此时的第二连杆6将无法运动，并且此时的状态会让整个回收装置对AUV产生固定效果。在待机状态下，定位销17所在的位置会距第二连杆6的另一阶梯一段距离，这样会形成保险，防止由于海流、水生物或其他原因造成的第二连杆6的轴向运动，避免制动器误锁死。图5中，十字连接块的端口数为4，端口间成90度，有连接孔，并且在表面也有连接孔，方便与其他零件进行连接。十字连接块可根据实际情况调整端口数量及端口间角度。图6中，防滑手除外壳和连接件之外，主要由防滑层20和弹性层21构成。
图7中，防滑手会周向布置，并且在朝向AUV的一侧成弧形。这样，当回收装置回收AUVl2的过程中，周向布置的防滑手会在向回收装置轴线收缩的同时，控制AUVl2的姿态，最终调整其轴线回收装置的轴线重合。当制动器处于锁死状态时，弹性层21则通过压缩能形成周向压力，令防滑层20能产生足够的摩擦力对AUV以进行固定。当防滑手周向闭合时会形成排水孔16，这样可以减小防滑手向回收装置轴线收缩时所产生的水阻力。
权利要求
1.一种欠驱动AUV水下回收装置，其特征是:定位槽(4)与第一连杆(5)的一端连接，第一连杆(5)的另一端穿过骨架(10)上的定位孔与多端口连接块(7)相连，多端口连接块(7)在轴向上还与第二连杆(6)的一端连接，第二连杆(6)的另一端接入制动器(8)，制动器(8)安装于骨架(10)上，所述多端口连接块(7)的每一个端口与一个第二机械臂(3)的一端铰接，第二机械臂(3)的另一端与一个第一机械臂(2)的一端铰接，每个第一机械臂(2)又通过连接件(11)与骨架(10)铰接，每个第一机械臂(2)上设置有防滑手(I);第一机械臂(2)、第二机械臂(3)环绕定位槽(4)轴线周向布置，当定位槽(4)在轴线上运动时，带动多端口连接块(7)运动，第二机械臂(3)带动第一机械臂(2)绕骨架(10)上的连接件(11)转动。
2.根据权利要求1所述的欠驱动AUV水下回收装置，其特征是:所述制动器(8)包括外壳和置于外壳中的定位销(17)、定位销稳定器(18)以及缓冲器(19)，定位销稳定器(18)及缓冲器(19)可由弹簧或液压装置构成，所述第二连杆(6)为阶梯轴。
3.根据权利要求1或2所述的欠驱动AUV水下回收装置，其特征是:防滑手(I)上设置有弹性层(21)和防滑层(20)。
4.根据权利要求1或2所述的欠驱动AUV水下回收装置，其特征是:所述多端口连接块(7 )为十字连接块，即端口数为4，端口间成90度。
5.根据权利要求3所述的欠驱动AUV水下回收装置，其特征是:所述多端口连接块(7)为十字连接块，即端口数为4，端口间成90度。
6.根据权利要求1或2所述的欠驱动AUV水下回收装置，其特征是:每个第一机械臂(2)上设置两个防滑手(I)，两个防滑手(I)之间有一定间距。
7.根据权利要求3所述的欠驱动AUV水下回收装置，其特征是:每个第一机械臂(2)上设置两个防滑手(I )，两个防滑手(I)之间有一定间距。
8.根据权利要求4所述的欠驱动AUV水下回收装置，其特征是:每个第一机械臂(2)上设置两个防滑手(I )，两个防滑手(I)之间有一定间距。
9.根据权利要求5所述的欠驱动AUV水下回收装置，其特征是:每个第一机械臂(2)上设置两个防滑手(I )，两个防滑手(I)之间有一定间距。
全文摘要
本发明提供的是一种欠驱动AUV水下回收装置。定位槽与第一连杆连接，第一连杆的另一端穿过骨架上的定位孔与多端口连接块相连，多端口连接块在轴向上还与第二连杆连接，第二连杆的另一端接入制动器，制动器安装于骨架上，多端口连接块的每一个端口与一个第二机械臂的一端铰接，第二机械臂的另一端与一个第一机械臂的一端铰接，每个第一机械臂又通过连接件与骨架铰接，每个第一机械臂上设置有防滑手。防滑手及机械臂在骨架上以定位槽的轴线周向布置，可通过控制定位槽的轴向运动从而控制防滑手及机械臂的周向运动来实现对AUV的回收。该AUV水下回收装置结构灵活紧凑并具有一定的抗干扰能力，适用于潜艇或其他具有水下定位能力的载具上。
文档编号B63C7/16GK103112561SQ201210439839
公开日2013年5月22日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者张英浩, 孙玉山, 万磊, 庞永杰, 李岳明, 张国成, 马珊, 何斌, 白继嵩 申请人:哈尔滨工程大学