无人潜航器母船以及柔性回收方法转让专利
申请号 : CN202110072145.2
文献号 : CN112849343B
文献日 : 2022-04-19
发明人 : 邓豪 , 梅涛 , 赖宇锋 , 苏杭 , 何山 , 李胜全 , 孔文超 , 高鑫
申请人 : 鹏城实验室
摘要 :
权利要求 :
1.一种无人潜航器母船,其特征在于,包括:载具本体;
至少一个无人潜航器柔性回收装置,所述无人潜航器柔性回收装置包括:底座,所述底座可枢转地连接于所述载具本体,以使所述底座在第一位置与第二位置之间可转动;
可伸展臂本体,所述可伸展臂本体具有固定端与自由端,所述固定端与所述底座连接,且所述可伸展臂本体内具有一空腔;
至少一个片状弹性元件,所述片状弹性元件沿所述可伸展臂本体的长度方向设置于所述可伸展臂本体,所述片状弹性元件的一端与所述固定端连接,另一端与所述自由端连接,且所述片状弹性元件具有卷曲状态以及伸直状态,当所述底座位于第一位置,所述无人潜航器柔性回收装置的片状弹性元件在伸直状态时,所述片状弹性元件沿远离所述载具本体的方向延伸;当所述底座位于第二位置,所述片状弹性元件在伸直状态时,所述片状弹性元件向所述载具本体内延伸;以及
泵,所述泵设置于所述底座,且所述泵与所述空腔连通;其中,所述泵驱动所述可伸展臂本体膨胀伸展时,所述可伸展臂本体驱动所述片状弹性元件从卷曲状态切换至伸直状态;
所述无人潜航器母船还包括:
至少一个潜航器固定架,所述潜航器固定架设置于所述载具本体内,多个潜航器固定架沿所述片状弹性元件的伸直方向彼此间隔设置;以及相对设置的左托架与右托架,所述左托架与所述右托架均设置于所述载具本体上,其中,所述底座处于第二位置时,所述左托架与所述右托架分别设置于所述片状弹性元件的两侧,所述左托架与所述右托架均可沿所述片状弹性元件的伸直方向移动。
2.根据权利要求1所述的无人潜航器母船,其特征在于,还包括:至少两个下夹持臂,所述下夹持臂设置于所述底座,且至少两个所述下夹持臂分别设置于所述片状弹性元件宽度方向的两侧。
3.根据权利要求2所述的无人潜航器母船,其特征在于,所述无人潜航器柔性回收装置还包括至少两个上夹持臂,所述上夹持臂设置于所述底座,且所述上夹持臂与所述下夹持臂一一对应设置,其中,所述上夹持臂与所述下夹持臂相对设置,且所述下夹持臂与所述上夹持臂的至少一者可转动地连接于所述底座;和/或多个所述片状弹性元件沿所述片状弹性元件的宽度方向平行设置。
4.一种无人潜航器柔性回收方法,使用如权利要求1‑3任一项所述的无人潜航器母船,其特征在于:
无人潜航器向无人潜航器母船所在位置航行,当所述无人潜航器与所述无人潜航器母船满足预设条件时,所述无人潜航器柔性回收装置的底座从第二位置移动至第一位置,且泵向所述可伸展臂本体内泵入流体以驱动可伸展臂本体膨胀伸展,使得片状弹性元件从卷曲状态切换至伸直状态;
当所述无人潜航器航行至所述可伸展臂本体上方时,所述可伸展臂本体内的流体从空腔内流出,以使得所述片状弹性元件从伸直状态切换至卷曲状态,且所述片状弹性元件在从伸直状态切换至卷曲状态时,所述片状弹性元件卷绕所述无人潜航器向靠近底座的方向移动,直至所述片状弹性元件停止卷曲,所述无人潜航器移动至上夹持臂与下夹持臂之间;
所述上夹持臂与所述下夹持臂夹持固定所述无人潜航器后,所述底座从第一位置移动至第二位置,以将所述无人潜航器移动至左托架与右托架上;
所述上夹持臂与所述下夹持臂彼此远离后,所述左托架与右托架沿所述片状弹性元件的伸直方向同步移动,以使所述片状弹性元件从卷曲状态切换至伸直状态,在所述片状弹性元件切换至伸直状态时,所述无人潜航器移动至潜航器固定架上;
所述无人潜航器与所述无人潜航器母船连接上传数据,完成无人潜航器的回收任务。
说明书 :
无人潜航器母船以及柔性回收方法
技术领域
背景技术
发明内容
连接,且所述片状弹性元件具有卷曲状态以及伸直状态;以及
夹持臂与上夹持臂的至少一者可转动地连接于底座;和/或
展臂本体内泵入流体以驱动可伸展臂本体膨胀伸展,使得片状弹性元件从卷曲状态切换至
伸直状态;
在从伸直状态切换至卷曲状态时,片状弹性元件卷绕无人潜航器向靠近底座的方向移动,
直至片状弹性元件停止卷曲,无人潜航器移动至上夹持臂与上夹持臂之间;
时,无人潜航器移动至潜航器固定架上;
一端均固定在底座上,从而两者形成一仿生卷曲臂。在片状弹性元件从伸直状态卷绕成环
形的卷曲状态时,通过片状弹性元件卷绕无人潜航器实现回收,也即是在执行无人潜航器
的回收任务时,片状弹性元件伸至无人潜航器的下方然后卷绕捆住无人潜航器即可,取消
了现有的定位对接等工序,显著提高了无人潜航器的回收效率。
附图说明
发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以
根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
具体实施方式
于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其
他实施例,都属于本发明保护的范围。
特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两
个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据
具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特
征。另外,全文中出现的“和/或”的含义,包括三个并列的方案,以“A和/或B”为例,包括A方
案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但
是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法
实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
用于水下回收AUV的方式,主要有人工驾驶小艇回收、固定罩笼式对接、机械手捕捉等方式
方法,由于水下通讯定位难、干扰因素多、不确定性、运动控制要求高等因素导致上述方法
都存在对接成功率低、对接机构可调性差等缺点,从而严重制约了AUV布放与回收的效率。
元件卷绕无人潜航器实现回收,从而在回收无人潜航器时片状弹性元件伸至无人潜航器的
下方然后卷绕捆住无人潜航器即可,取消了现有的定位对接等工序,显著提高了无人潜航
器的回收效率。
使得自由端远离无人潜航器母船。且可伸展臂本体130内具有一空腔,从而可泵入空气或者
水等流体后伸展,在卸载流体后呈卷缩状态。
120可粘贴或者通过铆钉或者其他等同方式固定设置于可伸展本体130的任一侧壁外。或
者,片状弹性元件120还可嵌设于可伸展本体130的空腔内。本实施例对此并不限制。
态,片状弹性元件120处于卷曲状态时,片状弹性元件120卷绕成环形,从而可带动可伸展臂
本体130一起卷绕住无人潜航器。片状弹性元件120在卷曲状态处于稳态,而伸直时片状弹
性元件120不是放松的,内部会有较大的内应力,存在趋向于回到稳态的趋势。此时,片状弹
性元件120的截面为弧面可克服其自身的内应力来避免它重新卷曲而维持伸直状态。一旦
发生卷曲,片状弹性元件120维持伸直的能力就降低,卷曲的能力超过了维持伸直的能力,
就导致片状弹性元件120整体进入卷曲的稳定状态。
回到稳定的卷曲状态。例如,在可伸展臂本体130泵入水后展开时,可伸展臂本体130将迫使
片状弹性元件120展开伸直,而可伸展臂本体130放出水过程中,将破坏伸直状态的稳定,从
而使得片状弹性元件120卷曲。
伸展臂本体130内泵入水时,可伸展臂本体130膨胀展开。值得一提的是,泵可向可伸展本体
130内泵入气体,也可以是水,本实施例对此并不限制。
击母船等回收载具,片状弹性元件120的长度可长达6米以上,此时,片状弹性元件120在卷
曲时可呈多层环状结构。
动至一定距离使得在片状弹性元件120的长度方向上,无人潜航器位于固定端131和自由端
之间。然后片状弹性元件120可在外力作用下开始卷曲,并使得片状弹性元件120与可伸展
臂本体130整体进入卷曲的稳定状态,从而将无人潜航器500捆住并带至底座110附近,完成
无人潜航器500的回收。容易理解的,本实施例中,回收过程取消了卷扬机构或者回收笼的
对准或者控制等过程,从而显著提高无人潜航器500的回收效率。
该回收装置,实现多个AUV的同时回收。
的两侧。
还设置有至少两个下夹持臂140,两个下夹持臂140分别位于片状弹性元件120宽度方向的
两侧。下夹持臂140的一端与底座110连接,另一端悬空,且下夹持臂140的顶壁上开设有一
凹槽,从而当片状弹性元件120将无人潜航器捆住带至底座110一侧时,下夹持臂140可从无
人潜航器的下方托住无人潜航器。片状弹性元件120宽度方向上左右设置有一个或者多个
下夹持臂140,且左右可对称设置,也可不对称。如左边仅一个,而右边2个。
人潜航器回收装置还包括至少两个上夹持臂150,上夹持臂150设置于底座110,且上夹持臂
150与下夹持臂140一一对应设置。其中,上夹持臂150与下夹持臂140相对设置。参阅图5,本
实施例中,上夹持臂150与下夹持臂140两者成对设置,从而将无人潜航器500牢固地固定在
底座110上。
120在卷曲时可以将无人潜航器带至上夹持臂150与下夹持臂140之间,下夹持臂140与上夹
持臂150的至少一者可转动地连接于底座110。也即是本实施例中,下夹持臂140可枢接于底
座110上,或者上夹持臂150枢接于底座110上,或者两者均枢接于底座110上,使得上夹持臂
150与下夹持臂140可在垂直面上彼此靠近或者彼此远离,当两者彼此远离时,片状弹性元
件120可以将无人潜航器500带动至上夹持臂150与下夹持臂140之间,然后两者彼此靠近完
成对无人潜航器500的夹持。
在上夹持臂150或者下夹持臂140上,从而可通过气缸或者液压杆的伸缩推动上夹持臂150
与下夹持臂140在底座110上摆动。或者,上夹持臂150上固定有一齿轮,下夹持臂140上也固
定有一齿轮,两个齿轮相互啮合,从而在两个齿轮正反转动过程中,上夹持臂150与下夹持
臂140相互远离或者靠近。上夹持臂150与下夹持臂140在底座110上相对于底座110的转动
还可通过其他机构实现,本实施例对此并不限制。
置于载具本体200。该无人潜航器柔性回收装置的具体结构参照上述实施例,由于本无人潜
航器母船采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所
带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
装置100可安装于载具本体200的尾部,如尾部甲板上,也可安装于载具本体200的侧方,如
载具本体200的船舷,甚至于安装于载具本体200的前部,如前甲板上,本实施例对此并不限
制。多个无人潜航器柔性回收装置100可同时设置于载具本体200的沿水平方向的任一侧,
或者还可分别设置于不同侧。
120沿远离载具本体200的方向延伸;当底座110位于第二位置,片状弹性元件120在伸直状
态时,片状弹性元件120向载具本体200的内侧延伸。
器500的释放或者回收位置。参阅图4,当载具本体200移动至目标水域时,底座110从第二位
置移动至第一位置,将无人潜航器带出载具本体200外,从而可将无人潜航器释放至远离载
具本体200的水中。参阅图5,图5中底座110处于第一位置和第二位置之间。
翻转实现,即底座110可枢转地连接于载具,以使底座110在第一位置与第二位置之间可转
动。
时,底座110位于第一位置。此时,片状弹性元件120可将远离载具本体200的无人潜航器500
回收至载具本体200的尾部,并通过上夹持臂150与下夹持臂140相向移动夹持住无人潜航
器500,然后底座110翻转至第一位置,回到载具本体200内,即将无人潜航器从水中完全取
出。或者,此时,底座110位于第一位置时,片状弹性元件120可沿载具本体200的长度方向伸
直将无人潜航器释放至远离载具本体200的水中。
大,因此,无人潜航器母船还包括:相对设置的左托架310与右托架320,左托架310与右托架
320均设置于载具本体200上。其中,底座110处于第二位置时,左托架310与右托架320分别
设置于片状弹性元件120的两侧。
310与右托架320之间。此时,左托架310与右托架320分别托住无人潜航器的艇首部与尾部,
从而托住底座110、片状弹性元件120以及无人潜航器整体,避免底座110与载具本体200的
枢接处折断。
均可安置于凹槽内。值得一提的是,多个潜航器固定架400可集成为一体,如参阅图6和图7,
沿载具本体200的宽度方向,间隔设置有两架体,此时,两架体的顶壁上沿载具本体200的长
度方向间隔开设有多个凹槽,相应的两个凹槽即构成了一潜航器固定架400。且左托架310
与右托架320均可沿片状弹性元件120的伸直方向移动。参阅图6、图7和图8,潜航器固定架
400包括左右间隔设置的两部分,左右两部分之间的甲板上沿载具本体200的长度方向安装
有导轨,左托架310与右托架320可在导轨上移动。此时,当底座110回收无人潜航器500并翻
转至第二位置后,上夹持臂150与下夹持臂140相互远离,左托架310与右托架320可带动无
人潜航器500向前移动,此时片状弹性元件120在外力作用下伸直,当片状弹性元件120完全
伸直时,将无人潜航器500释放至潜航器固定架400最远处的凹槽内。
过人工辅助或者使用吊具辅助将无人潜航器从片状弹性元件120的侧方取出。当无人潜航
器离开片状弹性元件120后,片状弹性元件120可在在自身作用下回到卷曲状态。
动至第一位置,且泵向可伸展臂本130内泵入流体以驱动可伸展臂本体膨胀伸展,使得片状
弹性元件120从卷曲状态切换至伸直状态。
件还可以是无人潜航器发出或者接收到回收任务指令时,还可以是无人艇的观测设备如雷
达等可观测到无人潜航器500时,本实施例对此并不限制。
且片状弹性元件在从伸直状态切换至卷曲状态时,片状弹性元件卷绕无人潜航器向靠近底
座的方向移动,直至片状弹性元件停止卷曲,无人潜航器移动至上夹持臂与上夹持臂之间。
动至底座110处。当片状弹性元件120停止卷曲,即完全进入到稳定的卷曲状态时,无人潜航
器500移动至上夹持臂150与下夹持臂140之间。
器与无人潜航器母船之间的物理连接,实现无人潜航器的高效率回收。
性元件120的上方即可。且当回收失败时,泵再次将流体泵入可伸展臂本体130内,可再次快
速执行回收任务。也即是本实施例的容错性较好。
与右托架320分别托住无人潜航器500的艇首部与尾部,从而托住底座110、片状弹性元件
120以及无人潜航器500整体,避免底座110与载具本体200的枢接处折断。
在片状弹性元件120切换至伸直状态时,无人潜航器500移动至潜航器固定架400上。
在外力作用下伸直,当片状弹性元件120完全伸直时,可将无人潜航器释放至潜航器固定架
400最远处的凹槽内。
物理连接,实现无人潜航器的高效率回收,具有回收效率较高,回收时间短的优点。而且可
伸展臂本体130与片状弹性元件120组成的仿生卷曲臂本身具有一定的刚度,从而可伸展至
安全距离外,实现安全距离外回收无人潜航器。且仿生卷曲臂快速卷曲过程中自带缓冲,可
避免无人潜航器与母船碰撞。而且本实施例提供的无人潜航器柔性回收方法使用的仿生卷
曲臂驱动简单,可多姿态多角度回收AUV。
开即可完成布放,布放步骤简单。
在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。