本發(fā)明涉及一種基于無(wú)人艇平臺(tái)的水下機(jī)器人自動(dòng)回收裝置及其工作方法，屬于海上浮式結(jié)構(gòu)物裝備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，對(duì)無(wú)人艇的研究越來越多，無(wú)人艇主要用于執(zhí)行危險(xiǎn)以及不適于有人船只執(zhí)行的任務(wù)。一旦配備先進(jìn)的控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和武器系統(tǒng)后，可以執(zhí)行多種戰(zhàn)爭(zhēng)和非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事任務(wù)，比如，偵察、搜索、探測(cè)和排雷；搜救、導(dǎo)航和水文地理勘察；反潛作戰(zhàn)、反特種作戰(zhàn)以及巡邏、打擊海盜、反恐攻擊等。無(wú)人艇也可作為海上平臺(tái)進(jìn)行工作，無(wú)人艇作為海上平臺(tái)主要是作為無(wú)人機(jī)和水下機(jī)器人的載體進(jìn)行工作。而由于無(wú)人機(jī)的活動(dòng)比較靈活，其可以依靠與無(wú)人艇之間的定位系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行返回?zé)o人艇上的無(wú)人機(jī)平臺(tái)，但是對(duì)于水下機(jī)器人，由于海上的環(huán)境比較復(fù)雜，機(jī)器人受海浪影響較大，因此對(duì)水下機(jī)器人的回收比較復(fù)雜?，F(xiàn)在對(duì)于水下機(jī)器人的回收基本上都是在人為的參與下，將水下機(jī)器人移動(dòng)到母船附近，利用吊鉤將其吊至母船上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于無(wú)人艇平臺(tái)的水下機(jī)器人自動(dòng)回收裝置及其工作方法。該自動(dòng)回收裝置應(yīng)通過浮漂、電磁閥固定裝置、上拉索、下拉索、回收網(wǎng)、網(wǎng)具收納箱和卷?yè)P(yáng)機(jī)等主要設(shè)備。通過無(wú)人艇的自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制相應(yīng)設(shè)備的開關(guān)以及無(wú)人艇的自主操縱，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)回收水下機(jī)器人的功能，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱方便、安全高效等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于無(wú)人艇平臺(tái)的水下機(jī)器人自動(dòng)回收裝置，它主要包括浮漂、滑道、連接桿、下拉索、電磁閥固定裝置、卷?yè)P(yáng)機(jī)、上拉索、網(wǎng)具收納箱和回收網(wǎng)，所述滑道在無(wú)人艇后甲板上對(duì)稱于無(wú)人艇中線面布置，滑道尾端突出無(wú)人艇后甲板的邊線，滑道包含滑輪、滑軌、支撐桿、兩端隔板和滑道上部擋板，滑輪布置在滑軌中，支撐桿將滑輪、滑軌和兩端隔板連接在一起并將整個(gè)滑道固定在主船體后甲板上；所述兩端隔板垂直高度高于滑軌和滑輪的最大垂直距離，兩端隔板與浮漂兩端之間存在間隙，滑道上部擋板向內(nèi)側(cè)突出，其通過浮漂下部擋板限制其垂直方向的位移；所述上拉索為柔性拉索其通過艉柱上的小孔與固定在艉柱內(nèi)部的卷?yè)P(yáng)機(jī)連接，下拉索一端固定在船尾的一舷，一端連接回收網(wǎng)的一端，回收網(wǎng)上下有浮子和鉛墜；所述連接桿包括連接桿桿體和卡環(huán)，卡環(huán)始終與上拉索的一端連接在一起，卡環(huán)在裝置固定時(shí)通過電磁閥固定裝置固定在無(wú)人艇后甲板上，所述連接桿桿體下部與浮漂剛性連接在一起，浮漂與網(wǎng)具收納箱剛性連接在一起，網(wǎng)具收納箱為空箱結(jié)構(gòu)，在裝置固定于無(wú)人艇甲板時(shí)，回收網(wǎng)和下拉索放置在網(wǎng)具收納箱里。

所述卷?yè)P(yáng)機(jī)布置在無(wú)人艇艉柱內(nèi)部，上拉索通過在艉柱上的開孔連接到卷?yè)P(yáng)機(jī)上，卷?yè)P(yáng)機(jī)配備離合器，離合器的拉力固定，保證了上拉索一直處于拉伸狀態(tài)，卷?yè)P(yáng)機(jī)由無(wú)人艇的控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，當(dāng)需要回收上拉索時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)開始工作。

所述電磁閥固定裝置為一電磁閥控制的固定機(jī)構(gòu)，電磁閥固定裝置在裝置固定時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，其閥軸處于中位穿過卡環(huán)固定浮漂，當(dāng)裝置需要入水時(shí)，所述電磁閥固定裝置限時(shí)打開，其閥軸離開中位，浮漂利用自身重力和滑輪滑入水中，所述電磁閥固定裝置由無(wú)人艇的控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。

所述的基于無(wú)人艇平臺(tái)的水下機(jī)器人自動(dòng)回收裝置的工作方法：所述無(wú)人艇接收到回收水下機(jī)器人的指令時(shí)，無(wú)人艇首先向水下機(jī)器人發(fā)出指令，令水下機(jī)器人浮出水面，然后無(wú)人艇自動(dòng)控制系統(tǒng)控制電磁閥固定裝置限時(shí)打開，所述浮漂通過滑道滑入水中，無(wú)人艇利用自身的定位系統(tǒng)，確定水下機(jī)器人的相對(duì)位置，然后無(wú)人艇自身規(guī)劃航向或者向水下機(jī)器人發(fā)出指令，讓無(wú)人艇和水下機(jī)器人移動(dòng)到某一設(shè)定的位置，然后無(wú)人艇重新調(diào)整航向，向右舷轉(zhuǎn)向并航行到讓水下機(jī)器人處于無(wú)人艇與回收網(wǎng)構(gòu)成的三角形區(qū)域之內(nèi)，然后無(wú)人艇自動(dòng)控制系統(tǒng)控制卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)回收上拉索，使上拉索長(zhǎng)度與下拉索長(zhǎng)度相同，然后無(wú)人艇向左舷轉(zhuǎn)向，使無(wú)人艇向前正向航行，完成回收水下機(jī)器人的工作。

本發(fā)明的有益效果是：這種基于無(wú)人艇平臺(tái)的水下機(jī)器人自動(dòng)回收裝置主要包括浮漂、滑道、連接桿、下拉索、電磁閥固定裝置、卷?yè)P(yáng)機(jī)、上拉索、網(wǎng)具收納箱和回收網(wǎng)。無(wú)人艇接收到回收指令時(shí)，浮漂通過滑道滑入水中，讓無(wú)人艇和水下機(jī)器人移動(dòng)到某一設(shè)定的位置，然后無(wú)人艇向右舷轉(zhuǎn)向并航行到讓水下機(jī)器人處于無(wú)人艇與回收網(wǎng)構(gòu)成的三角形區(qū)域之內(nèi)，回收水下機(jī)器人。該自動(dòng)回收裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相應(yīng)設(shè)備部件制造簡(jiǎn)單、成本低廉；整個(gè)裝置中控制設(shè)備較少，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；設(shè)備操縱簡(jiǎn)單，不易出現(xiàn)故障，維護(hù)方便，安全高效。設(shè)備選用及工作方法考慮了無(wú)人艇在海上工作時(shí)可能遇到的惡劣海況，能夠安全高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)水下機(jī)器人的自動(dòng)回收。

附圖說明

圖1是裝置在無(wú)人艇上布置的正視圖。

圖2是裝置在水中工作時(shí)的正視圖。

圖3是裝置在水中工作時(shí)的軸測(cè)圖。

圖4是滑道固定在無(wú)人艇上，無(wú)人艇的俯視圖。

圖5是滑道平放時(shí)的俯視圖。

圖6是滑道平放時(shí)的主視圖。

圖7是連接桿的主視圖。

圖8是浮漂與網(wǎng)具收納箱的軸測(cè)圖。

圖9是浮漂與網(wǎng)具收納箱的左視圖。

圖10是圖1中ⅰ處的局部放大圖。

圖中：1、無(wú)人艇，1a、主船體，1b、艉柱，1c、雷達(dá)，1d、螺旋槳，2、浮漂，2a、浮漂下部擋板，3、滑道，3a、滑輪，3b、滑軌，3c、支撐桿，3d、兩端隔板，3e、滑道上部擋板，4、連接桿，4a、連接桿桿體，4b、卡環(huán)，5、下拉索，6、電磁閥固定裝置，7、卷?yè)P(yáng)機(jī)，8、上拉索，9、網(wǎng)具收納箱，10、回收網(wǎng)，10a、浮子，10b、鉛墜，11、水下機(jī)器人。

具體實(shí)施方法

以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步描述。

圖1示出了基于無(wú)人艇對(duì)水下機(jī)器人自動(dòng)回收裝置的結(jié)構(gòu)。在布置上，浮漂2和網(wǎng)具收納箱9為一整體，連接桿4固定在浮漂2上。浮漂2、網(wǎng)具收納箱9和連接桿4共同通過電磁閥固定裝置6的連接固定在無(wú)人艇甲板上的軌道3上。電磁閥固定裝置6的控制是由無(wú)人艇的控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行的。當(dāng)裝置未使用時(shí)，電磁閥固定裝置6處于關(guān)閉狀態(tài)，連接桿上的卡環(huán)4b被電磁閥固定裝置6的閥軸卡住，進(jìn)而固定浮漂不能使其下滑，當(dāng)需要裝置進(jìn)行工作時(shí)，電磁閥固定裝置6通過無(wú)人艇的控制系統(tǒng)進(jìn)行限時(shí)打開，連接桿上的卡環(huán)4b處于自由狀態(tài)，浮漂利用自己的重力，滑入水中。上拉索8通過艉柱1b后的小孔與卷?yè)P(yáng)機(jī)7進(jìn)行連接，卷?yè)P(yáng)機(jī)7配備離合器，可以保證上拉索一直處于伸緊狀態(tài)，當(dāng)浮漂通過自身的重力下滑時(shí)，其會(huì)通過上拉索克服離合器的拉力。

圖2示出了裝置在入水之后進(jìn)行回收水下機(jī)器人11之前的相應(yīng)狀態(tài)。當(dāng)無(wú)人艇1要進(jìn)行對(duì)水下機(jī)器人回收之前，其會(huì)提前把回收裝置放入水中，由于上拉索8是通過位于無(wú)人艇艉柱1b上，下拉鎖5連接在無(wú)人艇左舷后方，因此回收裝置的回收網(wǎng)10的伸開方向和無(wú)人艇的航行方向是接近平行的。回收網(wǎng)10通過下拉索伸展開，其上端的浮子10a與鉛墜10b相配合，垂向?qū)⒒厥站W(wǎng)10拉伸開。

圖3示出了回收裝置在回收水下機(jī)器人時(shí)各設(shè)備的相對(duì)位置。當(dāng)無(wú)人艇接受到回收水下機(jī)器人的指令之后，其首先做的工作是對(duì)水下機(jī)器人11發(fā)出相關(guān)指令，令水下機(jī)器人11浮出水面，然后無(wú)人艇自動(dòng)控制系統(tǒng)將自動(dòng)回收裝置放入水中。無(wú)人艇1通過定位系統(tǒng)，得到水下機(jī)器人11的位置信息，其通過相應(yīng)指令自身前往水下機(jī)器人11所在位置附近，或者是命令水下機(jī)器人11移動(dòng)到無(wú)人艇1附近，使水下機(jī)器人11在其船尾右側(cè)設(shè)定位置處，所述設(shè)定位置是水下機(jī)器人11處于回收網(wǎng)10的伸張長(zhǎng)度內(nèi)并且距離回收網(wǎng)10很近的位置。然后無(wú)人艇1會(huì)重新規(guī)劃航行，向右側(cè)轉(zhuǎn)彎，使無(wú)人艇尾端與回收網(wǎng)10的兩端之間連成一個(gè)三角形，在水下機(jī)器人處于無(wú)人艇1與回收網(wǎng)10構(gòu)成的三角形中間時(shí)，無(wú)人艇艉柱1b上的卷?yè)P(yáng)機(jī)7通過無(wú)人艇1上的控制系統(tǒng)控制開始工作，收拉上拉索8，當(dāng)上拉索8的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度達(dá)到和下拉索5伸長(zhǎng)長(zhǎng)度一致時(shí)，無(wú)人艇1重新設(shè)定航行，向左側(cè)轉(zhuǎn)彎至某一角度進(jìn)行正向航行，拖住水下機(jī)器人11駛向目的地。進(jìn)而完成對(duì)水下機(jī)器人的自動(dòng)回收工作。

圖4、5、6示出了滑道3在無(wú)人艇后甲板的布置方法以及滑道3的設(shè)計(jì)方案。圖4中，滑道3對(duì)稱于無(wú)人艇1中線面布置。通過圖5、6可以看出，滑道主要由五部分組成，滑輪3a、滑軌3b、支撐桿3c、兩端隔板3d和上部擋板3e，滑道尾端要突出無(wú)人艇尾端一定長(zhǎng)度，進(jìn)而避免浮漂下滑時(shí)碰到船體或者螺旋槳1d。其中滑輪3a固定在滑軌3b上，起到了浮漂2滑入水中時(shí)減小摩擦力的作用。兩端隔板3d垂直高度稍高，兩隔板之間的水平距離稍大于浮漂寬度，兩端隔板3d起到了阻止浮漂2在其上固定時(shí)候左右移動(dòng)的作用。上部擋板3e向內(nèi)側(cè)突出，通過浮漂下部擋板2a，卡住浮漂2，限制了浮漂垂直方向的自由度。支撐桿3c起到將滑軌3b、滑輪3c、兩端隔板3d和上部擋板3e組合到一起的作用。

圖7為浮漂2上端固定的連接桿4的結(jié)構(gòu)。連接桿4由連接桿桿體4a和卡環(huán)4b組成。其中卡環(huán)4b始終與上拉索8連接在一起，在自動(dòng)回收裝置未使用時(shí)，電磁閥固定裝置6會(huì)通過卡環(huán)4b將浮漂固定于無(wú)人艇甲板上。

圖8、9為浮漂2與網(wǎng)具收納箱9的示意圖。浮漂2和網(wǎng)具收納箱9是固定在一起的，二者均采用提供浮力的輕質(zhì)材料。浮漂2底部?jī)啥擞邢蛲鈧?cè)突出的擋板2a，浮漂2固定在無(wú)人艇1上時(shí)，浮漂下部擋板2a通過滑道上部擋板3e被限制其垂直方向的自由度。

圖10為無(wú)人艇艉柱1b上讓上拉索8通過的通透小孔的局部放大圖。小孔直徑可以滿足上拉索8的需要，小孔外部采用耐磨高分子材料進(jìn)行喇叭口狀處理，不會(huì)對(duì)上拉索8產(chǎn)生切割和阻力，小孔內(nèi)部通過多孔橡膠材料進(jìn)行水封，保證不會(huì)有水通過小孔進(jìn)入船內(nèi)。